diseño e implementacion de un radio modem transmisor

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
Facultad De Arquitectura e Ingenierías
Departamento De Ingeniería Electrónica
TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR EL TITULO DE INGENIERO
ELECTRONICO
DISEÑO E IMPLEMETACION DE UN RADIO MODEM
TRANSMISOR-RECEPTOR DE DATOS DE GRAN ALCANCE
MEDIANTE RADIOS MOTOROLA DE BAJO COSTO
Nombres Y Firmas De Autorización:
Autor: JULIO ENRIQUE CARDALES ACUÑA
Director: ING. OSCAR JOSÉ CABRALES BAENA
Comité De Grado: PH.D. ROCCO TARANTINO
Calificación: _______________________
Pamplona Colombia
2006
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA
PROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
ACTA DE CALIFICACIÓN DE TRABAJO DE GRADO
SIENDO LAS ___________ HORAS, DEL DIA__________ DEL MES DE _____________DEL AÑO
_________
EL JURADO CALIFICADOR CONFORMADO POR: (Nombres , Apellidos y C.C.)
PRESIDENTE:
___________________________________________________________
VOCAL: ________________________________________________________________
SECRETARIO:
___________________________________________________________
TERMINADAS LAS DELIBERACIONES HA LLEGADO A LAS SIGUIENTES
CONCLUSIONES:
PRIMERA CONCLUSION: OTORGA LA CALIFICACIÓN DE:
APROBADO, EXCELENTE, INCOMPLETO
(Reg. Estudiantil Cap. VIII, Art. 90)
AL TRABAJO DE GRADO TITULADO:
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
DEL (LOS) AUTOR(ES) con C.C:
_______________________________________________________________________
DIRECTOR con C.C: ______________________________________________________
CODIRECTORcon CC: ____________________________________________________
SEGUNDA CONCLUSION: RECOMENDAR:
1.-Recomendar para presentar en eventos científicos:______
2.-Recomendarpara publicación: ______
3.- Incluir en el fondo bibliográfico de la Universidad de Pamplona: ______
4.- Recomendar para ser continuado en otros trabajos:
______
5.- Recomendar para Patente: ______
6.- Recomendar continuar como trabajo de maestría: ______
7.- Recomendar continuar como trabajo de doctorado
______
8.- Otras: __________________________________________________._____
TERCERA CONCLUSION: OTORGAR.
EL TITULO DE
INGENIERO:________________________________________________
FIRMAS DEL JURADO:
________________________________________
PRESIDENTE
________________________________________
SECRETARIO
________________________________________
VOCAL
DEDICATORIA
En primera medida a Dios por llenarme de fortaleza para asumir con
beneplácito los retos que la vida me presenta.
A mis amados padres: Nubia Acuña Y Bernardo Cardales, por su
invaluable y constante sacrificio en mi realización como persona y
profesional, motivándome cada día en la consecución de los objetivos
que me había trazado. A mis queridos hermanos por estar siempre
junto a mí brindándome su apoyo.
A mi novia Mi flaquita y amigos que supieron tenderme una mano
en los momentos en que quise desfallecer para levantarme y
continuar.
Gracias a todos por hacer este proyecto realidad.
AGRADECIMIENTOS
Mis más sinceros agradecimientos, a mi director de proyecto, Ing.
Oscar Cabrales, quien me orientó y guío en las distintas fases de este
proyecto; de igual forma, a mi codirector Msc. Antonio Gan Acosta,
quien siempre estuvo dispuesto a resolver mis inquietudes.
También extiendo mis agradecimientos, a mis asesores: Ing. Luz
Omaira Vega, a mi compañero y amigo Gustavo Clemen, de quienes
recibí apoyo incondicional.
INDICE GENERAL
RESUMEN
INTRODUCCION
1. OBJETO-------------------------------------------------------------1
2. PROBLEMA
---------------------------------------------------2
3. JUSTIFICACION---------------------------------------------------3
4. OBJETIVOS--------------------------------------------------------4
4.1. OBJETIVO GENERAL--------------------------------------------4
4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS--------------------------------------4
5. MARCO HISTORICO----------------------------------------------5
6. MARCO TEORICO-------------------------------------------------9
6.1. ESTUDIO DE LOS TIPOS DE MODULACION------------------9
6.1.1. Modulación En Amplitud---------------------------------9
6.1.1.1. Portadora suprimida------------------------------10
6.1.1.2. Gran portadora AM-------------------------------12
6.1.2. Modulación Angular------------------------------------15
6.1.2.1. Modulación en frecuencia directa---------------17
6.1.2.2. Modulación en fase directa ---------------------17
6.1.3. Modulación por amplitud de pulsos-------------------19
6.1.4. Modulación por anchura de pulso---------------------21
6.1.5. Modulación por desplazamiento de fase--------------22
6.2 ESTUDIO DE LOS MODOS DE TRANSMISION------------------23
6.3. ESTUDIO DEL CONTROL DE ERRORES------------------------24
6.3.1. La Detección De Errores---------------------------------24
6.3.1.1. Técnica del eco-----------------------------------24
6.3.1.2. Técnica de detección automática de errores----24
6.3.1.3. Verificación de paridad en dos coordenadas----25
6.3.1.4. Verificación por redundancia cíclica--------------26
6.4. ESTUDIO DE LOS COMPARADORES DE VOLTAJE--------------26
6.4.1. FUENTES SIMPLES O FUENTES DUALES--------------26
6.4.1.1 LM139------------------------------------------27
7. DISEÑO DEL MODULO DE TRANSMISION------------------31
7.1. SELECCIÓN DE LOS DISPOSITIVOS DEL MODULO DE
TRANSMISION-------------------------------------------------31
7.1.1. Selección Del Dispositivo De Adquisición
Y Procesamiento de Datos-----------------------------------31
7.1.2. Selección Del Dispositivo De
Codificación Mediante DTMF----------------------------------34
7.1.3. Selección Del Dispositivo De Transmisión-------------------37
7.2. DISEÑO DEL ESQUEMA ELECTRICO DEL TRANSMISOR---------39
7.3. DISEÑO DEL PROTOCOLO DE ENVIO DE DATOS-----------------40
7.4. DISEÑO DEL DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROGRAMA
DEL MICROCONTROLADOR PARA LA TRANSMISION
DE DATOS-----------------------------------------------------------42
8. DISEÑO DEL MODULO DE RECEPCION------------------------43
8.1. SELECCIÓN DE LOS DISPOSITIVOS DEL MODULO
DE RECEPCION ------------------------------------------------44
8.1.1. Selección Del Dispositivo Decodificador con DTMF---------44
8.1.2. Selección Del Dispositivo De Procesamiento de datos-------49
8.1.3. Selección Del Dispositivo Receptor-------------------------50
8.2. DISEÑO DEL ESQUEMA ELECTRICO DEL RECEPTOR--------------51
8.3. DISEÑO DEL DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROGRAMA
DEL MICROCONTROLADOR PARA LA RECEPCION DE DATOS------52
8.4. DISEÑO DE LA INTERFAZ GRAFICA DEL PC CON
EL RECEPTOR--------------------------------------------------------53
8.4.1. Diseño Del Diagrama De Flujo--------------------------------54
8.4.2. Modelo De La Interfaz Grafica Del
Usuario Con El Prototipo--------------------------------55
9. DISEÑO DEL SISTEMA ELECTRICO--------------------------56
9.1. SELECCIÓN DE LOS DISPOSITIVOS DEL
SISTEMA ELÉCTRICO-----------------------------------------56
9.1.1. Selección Del Cable De Alimentación--------------------56
9.2. DISEÑO DE LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN --------------------58
9.3. ESQUEMA ELECTRICO DE LA FUENTE DE ALIMENTACION------59
10.
DISEÑO DEL SISTEMA FISICO DEL RADIO – MODEM—61
10.1. SELECCION DEL TIPO DE MATERIAL
PARA EL SISTEMA FISICO----------------------------------------61
10.1.1. Los Metales Y Sus Aleaciones------------------------61
10.1.2. Los Plásticos-------------------------------------------69
10.2. CALCULO DE LAS DIMENSIONES DEL SISTEMA FISICO---------71
10.2.1. El Diseño Del Sistema Físico Para
El Modulo Transmisor-------------------------------71
10.2.2. El Diseño Del Sistema Físico Para
El Modulo Receptor---------------------------------73
10.3. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DEL SISTEMA FISICO----------75
10.3.1. Procedimiento De Diseño De La Caja Del
Modulo Transmisor---------------------------------75
10.3.2. Procedimiento De Diseño De La Caja Del
Modulo Receptor------------------------------------77
11.
PRUEBAS Y RESULTADOS OBTENIDOS--------------------------79
12. ANALISIS ECONOMICO--------------------------------------------81
13. MARCO LEGAL-------------------------------------------------------84
14. PROTECCION E HIGIENE DEL TRABAJO--------------------------86
15. INFLUENCIA AMBIENTAL DEL TRABAJO----------------87
16. CONCLUSIONES---------------------------------------------89
17. RECOMENDACIONES---------------------------------------91
18. MANUAL DE PROCEDIMIENTO PARA LA OPERACIÓN
DEL EQUIPO-------------------------------------------------92
18.1. CARACTERISTICAS---------------------------------------92
18.2. ESPECIFICACIONES DEL EQUIPO-----------------------92
18.3. PRECAUCIONES------------------------------------------92
18.4. DESCRICION DE FUNCION DE LOS INDICADORES-----93
18.5. CONEXIÓN BASICA---------------------------------------95
18.6. MANTENIMIENTO-----------------------------------------95
19. ANEXOS-------------------------------------------------------96
19.1. PROGRAMA PARA LA TRANSMISION DE DATOS -------96
19.2. PROGRAMA PARA LA RECEPCION DE DATOS --------111
19.3. PROGRAMA DE LA INTERFAZ GRAFICA----------------118
19.4. TECNICAS DE CORRECCION DE ERRORES-------------127
19.4.1. Por operador humano--------------------------127
19.4.2. Código Hamming de corrección Automática
de errores---------------------------------------127
19.5. PUENTE RECTIFICADOR----------------------------------129
19.6 TIPOS DE MODEM------------------------------------------132
20. VOCABULARIO-------------------------------------------------136
21. BIBLIOGRAFIA------------------------------------------------137
21.1. Relación Bibliografía---------------------------------------137
21.2. Análisis Bibliográfico---------------------------------------138
INDICE DE TABLAS Y ESQUEMAS
Tabla 1.1 Modos de Transmisión ----------------------------------23
Tabla 1.2 Paridad en dos Coordenadas----------------------------25
Tabla 1.3 Detección de Errores------------------------------------25
Tabla 1.4 Rango de Disipación-------------------------------------30
Tabla 1.5 Características de los PIC16F8XX-----------------------33
Tabla 1.6 Pares de Frecuencias DTMF-----------------------------35
Tabla 1.7 Características del cable Duplex------------------------58
Esq.
1.1 Modulo Transmisor--------------------------------------40
Esq.
1.2 Modulo Receptor-----------------------------------------51
Esq.
1.3 Fuente de alimentación del modulo receptor-----------59
Esq.
1.4 Fuente de alimentación del modulo transmisor--------60
INDICE DE FIGURAS Y FOTOS
Fig. 1.1 Grafica general del Prototipo----------------------------------9
Fig. 1.2 Portadora Senoidal-------------------------------------------19
Fig. 1.3 Paquete tipo D, DB, J, N o PW-------------------------------28
Fig. 1.4 Paquete tipo FK-----------------------------------------------28
Fig. 1.5 Símbolo del Comparador-------------------------------------28
Fig. 1.6 Esquema interno del comparador---------------------------29
Fig. 1.7 Diagrama en bloques del Modulo de Transmisión----------32
Fig. 1.8 Espectro de las Señales DTMF-------------------------------36
Fig. 1.9 Diagrama en bloques----------------------------------------37
Fig.1.10 Radios Motorola T4900--------------------------------------39
Fig.1.11 Trama de envió de datos-----------------------------------39
Fig.1.12 Diagrama en bloques del Modulo Receptor----------------43
Fig. 1.13 Detección DTMF---------------------------------------------45
Fig. 1.14 Entorno de la señalización DTMF---------------------------46
Fig. 1.15 Conexión de pines-------------------------------------------47
Fig. 1.16 Cable duplex------------------------------------------------57
Fig. 1.17 Fuente de alimentación-------------------------------------59
Fig. 1.18. Dimensiones del modulo trasmisor-----------------------71
Fig. 1.19. Fuente de alimentación trasmisor-------------------------72
Fig. 1.20 Modulo receptor--------------------------------------------73
Fig. 1.21 Fuente de alimentación del receptor-----------------------74
Fig. 1.22 Una cara de la lámina---------------------------------------75
Fig. 1.23 Corte para la parte trasera----------------------------------75
Fig. 1.24 Cara frontal--------------------------------------------------76
Fig. 1.25. Parte física del modulo transmisor-------------------------76
Fig. 1.26 Cara frontal--------------------------------------------------77
Fig. 1.27 Cara trasera-------------------------------------------------77
Fig. 1.28. Parte física del modulo receptor---------------------------78
Fig. 1.29 Indicadores Del Modulo Transmisor-----------------------93
Fig. 1.30 Indicadores Del Modulo Receptor--------------------------93
Fig. 1.31 Diagrama de conexiones al PC------------------------------94
Figura 1.32 Puente rectificador--------------------------------------130
Foto 1.1 Modulo Transmisor en Protoboard-------------------------40
Foto 1.2 Modulo Transmisor-------------------------------------------40
Foto 1.3 Modulo Receptor en Protoboard-----------------------------51
Foto 1.3 Modulo Receptor----------------------------------------------51
Foto. 1.5 Fuente De Alimentación--------------------------------------60
Foto. 1.6 Sistema en funcionamiento----------------------------------94
RESUMEN
Este Proyecto de Trabajo de Grado consiste en Diseñar e implementar
un radio modem transmisor-receptor de datos de gran alcance
mediante radios motorola. Estos últimos serán utilizados como medio
de transmisión y recepción para el monitoreo de la data que se desea.
En general el sistema, esta basado en el intercambio de señales DTMF
(Dual Tone Multiple Frecuency), aprovechando para este propósito los
recursos tecnológicos disponibles y las frecuencias GMRS de libre
utilización.
Con base en lo anterior; además, de los estudios de modos de
transmisión y control de errores, se seleccionaron los materiales y
dispositivos a utilizar en el diseño.
Luego se procede a su implementación y pruebas respectivas.
INTRODUCCION
La comunicación de datos consiste en transferir información digital,
entre dos o más puntos. Esta ha presentado inconvenientes debido a la
topología del terreno
que no permite realizar el cableado, por esta
razón se desarrollo la transmisión de datos inalámbrica.
En la actualidad este proceso ha desarrollado técnicas sofisticadas que
arrojan mayor efectividad en la adquisición de la data en zonas de
difícil acceso.
Este Proyecto de Trabajo de Grado consiste en Diseñar E Implementar
Un Radio Modem Transmisor-Receptor De Datos De Gran Alcance
Mediante Radios Motorola De Bajo Costo.
Con este fin, se llevaron a cabo los estudios de tipos de: modulación,
modos de transmisión y control de errores.
Después, procedemos a la selección de los materiales a utilizar en el
diseño del prototipo, de acuerdo a las herramientas que proporcionaron
los estudios antes mencionados. Aquí haremos una breve descripción
de los dispositivos y materiales.
Luego,
se diseñaron e implementaron los módulos de transmisor y
recepción; así como el sistema eléctrico. Y las pruebas de necesarias
para evaluar el funcionamiento del equipo.
Y finalmente se realizara el análisis económico, de legalidad, influencia
ambiental del trabajo, conclusiones y recomendaciones.
1. OBJETO
El objeto de este proyecto de trabajo de grado es un sistema radio
transmisor - receptor de adquisición, codificación y decodificación de
datos analógicos y digitales.
1
2. PROBLEMA
En la actualidad las aplicaciones en donde se utiliza la transmisión de
datos analógicos y digitales vía inalámbrica son numerosas.
El problema principal de estos módulos de comunicación es su
relativo alto costo y corto alcance.
Debido a los problemas expuestos anteriormente se propone el
diseño e implementación de un sistema electrónico de adquisición,
codificación y decodificación de datos analógicos y digitales. Dicho
sistema se implementará mediante comunicación inalámbrica y será
instalado en lugares remotos lográndose la transmisión de datos en
tiempo real con un ancho de banda suficiente considerando la baja
velocidad de cambio de las variables a transmitir (Temperatura,
humedad, presión, ph, nivel de luminosidad ambiental entre otras)
obteniendo un sistema de radio transmisión versátil y adaptable a
numerosas aplicaciones.
Este sistema es construido con un conjunto de circuitos integrados,
microcontroladores y un par de radios motorola de bajo costo. El
radio modem cuenta con un modulador-codificador como elemento
transmisor y un demodulador-decodificador como circuito receptor
que acondiciona e interpreta los datos que serán visualizados
mediante una interfaz gráfica en un PC
a través del puerto serial
(RS232) o paralelo, adaptándose a las necesidades especificas
del
usuario final.
2
3. JUSTIFICACION
Considerando
la
necesidad
de
transmitir
datos
de
variables
analógicas y digitales vía remota (aprox. 1Km o mas) y en donde la
transmisión alámbrica no sea factible debido a razones geográficas,
legales, distancias e interferencias; se pensó en la implementación de
un radio módem que cumpla las características antes expuestas.
3
4. OBJETIVOS
4.1 OBJETIVO GENERAL
•
Diseñar e implementar un radio modem transmisor-receptor de
datos de gran alcance mediante radios motorola de bajo costo.
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
•
Diseñar los sistemas electrónicos digitales
de adquisición,
codificación y decodificación de datos.
•
Diseñar el modulador y demodulador.
•
Diseñar el sistema de acoplamiento y acondicionamiento de las
señales moduladas y demoduladas al transmisor y receptor
motorola respectivamente.
4
5. MARCO HISTORICO
Con el descubrimiento de la electricidad en el siglo XVIII, se comenzó
a buscar la forma de utilizar las señales eléctricas en la transmisión
rápida de mensajes a distancia. Sin embargo, no se lograría el primer
sistema eficaz de telegrafía hasta el siglo XIX, cuando en 1837 se
hicieron públicos dos inventos: uno de Charles Wheatstone y William
F. Cooke, en Gran Bretaña, y otro de Samuel F. B. Morse, en Estados
Unidos. Morse también desarrolló un código de puntos y rayas que
fue adoptado en todo el mundo (véase Código Morse internacional).
Estos inventos fueron mejorados a lo largo de los años. Así, por
ejemplo, en 1874, Thomas Edison desarrolló la telegrafía cuádruple,
que permitía transmitir dos mensajes simultáneamente en ambos
sentidos. Algunos de los productos actuales de la telegrafía son el
teletipo, el télex y el fax.
A pesar de que la telegrafía
supuso
un
gran
avance
en
la
comunicación a distancia, los primeros sistemas telegráficos sólo
permitían enviar mensajes letra a letra. Por esta razón se seguía
buscando algún medio de comunicación eléctrica de voz. Los primeros
aparatos, que aparecieron entre 1850 y 1860, podían transmitir
vibraciones sonoras, aunque no la voz humana. La primera persona
que patentó un teléfono eléctrico, en el sentido moderno de la
palabra, fue el inventor de origen inglés Alexander Graham Bell, en
1876. En aquellos años, Edison investigaba la forma de poder
registrar y reproducir ondas sonoras, abriendo así el camino a la
aparición del gramófono.
5
Los primeros sistemas telegráficos y telefónicos utilizaban el cable
como soporte físico para la transmisión de los mensajes, pero las
investigaciones
científicas
indicaban
que
podían
existir
otras
posibilidades. La teoría de la naturaleza electromagnética de la luz
fue enunciada por el físico británico James Clerk Maxwell en 1873, en
su Tratado sobre electricidad y magnetismo. Las teorías de Maxwell
fueron corroboradas por el físico alemán Heinrich Hertz. En 1887,
Hertz descubrió las ondas electromagnéticas, estableciendo la base
técnica para la telegrafía sin hilos.
En la década siguiente se realizaron gran número de experimentos
para la transmisión de señales sin hilos. En 1896, el inventor italiano
Guglielmo Marconi logró enviar una señal sin hilos desde Penarth a
Weston-super-Mare (Inglaterra), y en 1901 repitió el experimento
desde Cornwall, a través del Océano Atlántico. En 1904, el físico
británico John Ambrose Fleming inventó el tubo de vacío con dos
elementos. Un par de años después el inventor estadounidense Lee
de Forest consiguió un tubo de vacío de tres electrodos, invento en el
que se basarían muchos dispositivos electrónicos posteriores. La
primera emisión de radio tuvo lugar en 1906 en los Estados Unidos.
En 1910, De Forest transmitió por primera vez una ópera desde el
Metropolitan Opera House de Nueva York. En 1920 se crearon varias
emisoras o estaciones de radio en Estados Unidos, y en 1923 se
fundó en el Reino Unido la British Broadcasting Corporation (BBC). En
1925 ya funcionaban 600 emisoras de radio en todo el mundo.
Módem, inicialmente del término inglés modem, es un acrónimo de
‘modulador/demodulador’. Se trata de un equipo, externo o interno
(tarjeta módem), utilizado para la comunicación de computadoras a
6
través de líneas analógicas de transmisión de voz y/o datos. El
módem convierte las señales digitales del emisor en otras analógicas,
susceptibles de ser enviadas por la línea de teléfono a la que deben
estar conectados el emisor y el receptor.
Para convertir una señal digital en otra analógica, el módem genera
una onda portadora y la modula en función de la señal digital. El tipo
de modulación depende de la aplicación y de la velocidad de
transmisión del módem. Un módem de alta velocidad, por ejemplo,
utiliza una combinación de modulación en amplitud y de modulación
en fase, en la que la fase de la portadora se varía para codificar la
información digital. El proceso de recepción de la señal analógica y su
reconversión en digital se denomina demodulación. La palabra
módem es una contracción de las dos funciones básicas: modulación
y demodulación. Además, los módems se programan para ser
tolerantes a errores; esto es, para poder comprobar la corrección de
los datos recibidos mediante técnicas de control de redundancia
(véase
CRC)
y
recabar
el
reenvío
de
aquellos
paquetes
de
información que han sufrido alteraciones en la transmisión por las
líneas telefónicas.
Los primeros equipos eran muy aparatosos y sólo podían transmitir
datos a unos 100 bits por segundo. Los más utilizados en la
actualidad en los ordenadores personales transmiten y reciben la
información a más de 33 kilobits por segundo (33 K o 33 kbps). Hoy
día casi todos incluyen funciones de fax y de contestador automático
de voz. Mediante sistemas de compresión de datos se mejora su
eficiencia, de manera que éstos son transmitidos en paquetes
comprimidos, que se descomprimen en el destino antes de ser
procesados por la computadora receptora. Algunos de los módems
7
más recientes permiten, además, la simultaneidad de la comunicación
de datos vía módem y el uso del teléfono de voz, todo dentro de una
misma línea física.
Los sistemas más avanzados de comunicación, como las líneas RDSI
y ADSL, utilizan módems especiales y, en su caso, se acompañan con
tarjetas de red para la entrada en la computadora.
8
6. MARCO TEORICO
Fig. 1.1 Grafica general del Prototipo
Aquí se trataran todos los aspectos que hicieron posible el desarrollo
de este proyecto, tanto en el diseño como en la implementación.
Además, se muestra la integración de herramientas teórico-prácticas.
6.1 ESTUDIO DE LOS TIPOS DE MODULACION
6.1.1 Modulación En Amplitud
Es un tipo de modulación lineal que consiste en hacer variar la
amplitud de la onda portadora de forma que esta cambie de acuerdo
con las variaciones de nivel de la señal moduladora, que es la
información que se va a transmitir. La modulación de amplitud es
equivalente a la modulación en doble banda lateral con reinserción de
portadora.
9
6.1.1.1 Portadora suprimida.
Podemos escribir la expresión de una onda senoidal de la siguiente
manera
[1]
Se supondría que a(t) y
varían lentamente comparados con
.
El termino a(t) se llama envolvente de la señal y el termino ,
frecuencia portadora;
es la modulación en fase de
En la modulación en amplitud, el término de fase
.
de la ecuación
[1] es constante y la envolvente se hace proporcional a una señal f(t)
dada. Haciendo la constante de proporcionalidad igual a uno se tiene
[2]
El termino
se denomina portadora y el termino f(t) señal
moduladora. La señal resultante
se denomina señal modulada.
Aplicando la propiedad de modulación de la transformada de Fourier a
la ecuación (2) la densidad espectral de
es
[3]
Por lo tanto, la modulación en amplitud traslada el espectro de
frecuencia de la señal en
rad/s pero deja inalterada su forma.
Este tipo de modulación de amplitud se llama portadora suprimida
porque la densidad espectral de
no presenta una portadora
identificable, aunque el espectro se centre en
Si observamos el espectro de
.
podemos notar que todo el
contenido de frecuencia, tanto negativo como positivo, aparece como
frecuencia positiva; por lo que el ancho de banda de la señal f(t) se
10
duplica. Del mismo modo, se pueden reconocer dos zonas muy
marcadas tomando como referencia a !c: la banda lateral superior por
encima de esta frecuencia y la banda lateral inferior por debajo de
ella.
De lo anterior se concluye que la modulación en amplitud con
portadora suprimida es un medio conveniente de observar el espectro
de frecuencias completo de una señal f(t). Todo lo que hay que hacer
es trasladar la señal por medio de una frecuencia portadora
, mayor
que las cotas espectrales de la señal. Este principio se utiliza
ampliamente en el análisis espectral.
El nombre de doble banda lateral con portadora suprimida (DSB-SC)
proviene del hecho de que existan dos bandas laterales y que no
aparezca ningún rastro de la portadora en el espectro de la
modulada.
La
recuperación
de
la
señal
modulada
requiere
de
otro
desplazamiento en la frecuencia. A este proceso de traslación se le
llama demodulación o detección.
Al utilizar la propiedad de modulación de la transformada de Fourier
probaremos
su
utilidad
en
la
demodulación.
En
este
caso
por lo tanto
[4]
Tomando la transformada de Fourier de ambos miembros se obtiene
[5]
El espectro que nos muestra la ecuación (5), nos indica que debemos
utilizar un filtro pasa bajas para separar los términos de doble
11
frecuencia de los componentes espectrales originales. Obsérvese
también, que se requiere que |W| <
donde W es la cota de
frecuencias para f(t).
6.1.1.2 Gran portadora (AM)
Existen diversos problemas en la utilización a nivel práctico de la
modulación con portadora suprimida. Además de lo complejo de los
circuitos existen problemas debido a las altas exigencias de estos
sistemas. Por esto es que se debe hallar alguna alternativa a estos
problemas, sobre todo al último, aun a expensas de la eficiencia.
Con este objeto, supóngase que se incorpora la información de la
portadora como parte de la onda transmitida y en el mismo ancho
espectral de la señal deseada. De hecho, es conveniente hacer que la
amplitud de este término portador sea mayor que cualquier otra
porción de la densidad espectral de la señal. Pero, si se agrega esta
portadora, la respuesta de baja frecuencia del sistema se deteriora;
aunque en el caso del audio no es realmente necesaria una buena
respuesta a frecuencias bajas.
Para diferenciar este caso del anterior, se designara como gran
portadora de doble banda lateral (DSB-LC). Como este método se
utiliza en las estaciones de radio se le conoce también como
modulación en amplitud.
La
onda
modulada
matemáticamente
de
una
agregando
señal
DSB-LC
simplemente
el
puede
escribirse
término
portador,
a una señal DSB-SC.
[6]
12
es
La densidad espectral de
[7]
Esta densidad es la misma que la de la señal DSB-SC con la adición
de impulsos en
.
La señal de amplitud modulada
descrita por la ecuación (6)
puede rescribirse de la forma.
[8]
De esta forma podemos identificar a la portadora separada de la
señal moduladora [A + f(t)]. De la misma manera, si A es lo
suficientemente
grande,
la
magnitud
de
la
envolvente
será
proporcional a f(t). La demodulación, en este caso, se reduce a la
detección de la envolvente de una sinusoide, que no depende de la
fase exacta o la frecuencia de ésta. En el caso contrario, la
envolvente de
puede no ser proporcional a f(t). Esta condición
se expresa de manera más formal como sigue
[9]
Si no se satisface dicha condición la señal no puede ser recobrada por
simple detección de la envolvente; sin embargo, la detección síncrona
demoduladá satisfactoriamente a la señal.
13
Como las magnitudes relativas de la banda lateral y la porción
portadora de la señal son variables, se define un factor de escala
adimensional, m, para controlar la razón entre las bandas laterales y
la portadora:
[10]
de forma que
[11]
donde el término
corresponde a un tono senoidal de prueba.
Los máximo de la envolvente son (1 + m)A y los mínimos para
son (1
m)A. En el caso de que m = 0, la envolvente se
reduce a la constate A, tal como debería ocurrir.
A menudo es conveniente definir un porcentaje de modulación para
una señal DSB-LC con una modulación senoidal como
[12]
El parámetro m que controla las proporciones relativas entre la banda
lateral y la portadora se llama índice de modulación de la onda de
AM. De la ecuación [11] puede verse fácilmente que para que ocurra
una detección de la envolvente sin fuerte distorsión, hace falta que
. Si m > 1 se dice que la onda está sobremodulada.
14
6.1.2 Modulación Angular
En una señal analógica pueden variar tres propiedades: la amplitud,
la frecuencia y la fase. Anteriormente tratamos sobre la modulación
en
amplitud.
Este
texto,
trataremos
sobre
la
modulación
en
frecuencia (FM) y la modulación en fase (PM) La modulación en
frecuencia y en fase, son ambas formas de la modulación angular.
Desdichadamente, a ambas formas de la modulación angular se les
llama simplemente FM cuando, en realidad, existe una diferencia
clara (aunque sutil), entre las dos. Existen varias ventajas en utilizar
la modulación angular en vez de la modulación en amplitud, tal como
la reducción de ruido, la fidelidad mejorada del sistema y el uso más
eficiente de la potencia. Sin embargo, FM y PM, tienen varias
desventajas importantes, las cuales incluyen requerir un ancho de
banda extendida y circuitos más complejos, tanto en el transmisor,
como en el receptor.
La modulación angular fue introducida primero en 1931, como una
alternativa a la modulación en amplitud. Se sugirió que la onda con
modulación angular era menos susceptible al ruido que AM y,
consecuentemente,
podía
mejorar
el
rendimiento
de
las
comunicaciones de radio. El mayor E. H. Armstrong desarrolló el
primer sistema de radio de FM con éxito, en 1936 (quien también
desarrolló el receptor superheterodino) y, en julio de 1939, la primera
radiodifusión de señales de FM programada regularmente comenzó en
Alpine, New Jersey. Actualmente, la modulación angular se usa
extensamente
para
la
radiodifusión
de
radio
comercial,
transmisión de sonido de televisión, radio móvil de dos
15
sentidos, radio celular y los sistemas de comunicaciones por
microondas y satélite.
Los propósitos de este texto, son introducir a los conceptos básicos
de la modulación en frecuencia y en fase y cómo se relacionan uno
con otro, mostrar algunos de los circuitos más usados comúnmente
para producir las ondas con modulación angular y comparar el
rendimiento de la modulación angular con la modulación en amplitud.
La modulación angular resulta cuando el ángulo de fase ( ), de una
onda sinusoidal, varía con respecto al tiempo sin tocar los otros
parámetros.
La
onda
con
modulación
matemáticamente como y(t) = Vc cos [cos
angular
ct +
se
muestra
(t)] en donde y(t)
= onda con modulación angular; Vc = amplitud pico de la portadora
(voltios)
c= frecuencia en radianes de la portadora (es decir velocidad
angular, 2 fc(t)
(t) = desviación instantánea de fase (radianes)
Con la modulación angular, es necesario que
(t) sea una función de
la señal modulante. Por lo tanto, si vm(t) es la señal modulante, la
modulación angular se muestra matemáticamente como
(t) = f[vm(t)] en donde vm(t) = Vmsen( mt)
m = velocidad angular de la señal modulante (radianes/segundo)
fm = frecuencia de la señal modulante (hertz)
Vm = amplitud pico de la señal modulante (voltios)
En esencia, la diferencia entre la modulación en frecuencia y en fase
está en cuál propiedad de la portadora (la frecuencia o la fase) está
variando directamente por la señal modulante y cuál propiedad está
variando indirectamente.
Siempre que la frecuencia de la portadora está variando, la fase
también se encuentra variando, y viceversa. Por lo tanto, FM y PM,
16
deben ocurrir cuando se realiza cualquiera de las formas de la
modulación angular. Si la frecuencia instantánea de la portadora varía
directamente de acuerdo con la señal modulante, resulta en una
señal de FM. Si la fase de la portadora varía directamente de acuerdo
con la señal modulante, resulta en una señal PM. Por lo tanto, la FM
Compilado, anexado y redactado por el Ing. Oscar M. Santa Cruz –
2003 directa es la PM indirecta y la PM directa es la FM indirecta. La
modulación en frecuencia y en fase puede definirse de la siguiente
manera:
6.1.2.1 Modulación en frecuencia directa (FM): variando la frecuencia
de la portadora de amplitud constante directamente proporcional, a la
amplitud de la señal modulante, con una velocidad igual a la
frecuencia de la señal modulante.
6.1.2.2 Modulación en fase directa (PM): variando la fase de una
portadora con amplitud constante directamente proporcional, a la
amplitud de la señal modulante, con una velocidad igual a la
frecuencia de la señal modulante.
La figura muestra la forma de onda para una portadora sinusoidal
para la cual la modulación angular está ocurriendo. La frecuencia y la
fase de la portadora están cambiando proporcionalmente, con la
amplitud de la señal modulante (vm) El cambio en frecuencia ( f) se
llama desviación en frecuencia y el cambio en fase (
) se llama
desviación en fase. La desviación en frecuencia es el desplazamiento
relativo de la frecuencia de la portadora en hertz y la desviación en
fase es el desplazamiento angular relativo (en radianes), de la
portadora, con respecto a una fase de referencia. La magnitud de la
17
desviación en frecuencia y en fase es proporcional a la amplitud de la
señal modulante (vm) y la velocidad en que la desviación ocurre es
igual a la frecuencia de la señal modulante (fm).
Siempre que el periodo (T) de una portadora sinusoidal cambia,
también cambia su frecuencia y, si los cambios son continuos, la onda
ya no es una frecuencia única. Se mostrará que la forma de onda
resultante abarca la frecuencia de la portadora original (a veces
llamada la frecuencia de reposo de la portadora) y un número infinito
de pares de frecuencias laterales desplazadas en ambos lados de la
portadora por un número entero como múltiplo de la frecuencia de la
señal modulante.
La figura muestra una portadora sinusoidal en la cual la frecuencia (f)
será cambiada (desviada), en un
periodo de tiempo. La porción
ancha de la forma de onda corresponde al cambio de pico-a-pico en
el periodo de la portadora ( T) El periodo mínimo (Tmin) corresponde
a la máxima frecuencia (fmáx.) y el periodo máximo (Tmáx)
corresponde
frecuencia
a
la
frecuencia mínima
pico-a-pico
se
determina
(fmin)
La
simplemente
desviación
en
midiendo
la
diferencia entre las frecuencias mínimas y máximas ( fp-p = 1/Tmin1/ Tmáx).
18
Fig. 1.2 Portadora senoidal
6.1.3 Modulación Por Amplitud De Pulsos
La modulación por amplitud de pulsos (Pulse Amplitud-Modulation) es
la más sencilla de las modulaciones digitales. Consiste en cambiar la
amplitud de una señal de una única frecuencia en función del símbolo
a transmitir. Esto puede conseguirse con un amplificador de ganancia
variable o seleccionando la señal de un banco de osciladores. Dichas
amplitudes pueden ser reales o complejas. Si representamos las
amplitudes en
el
plano complejo tenemos lo que
se llaman
constelaciones de señal. En función del número de símbolos o
amplitudes posibles se llama a la modulación N-PAM. Así podemos
tener 2PAM, 4PAM, 260PAM. De la correcta elección de los puntos de
la constelación (amplitudes) depende la inmunidad a ruido (distancia
entre puntos) o la energía por bit (distancia al origen).
Ejemplo 1 Constelación de dos símbolos asimétrica. Nuestra señal
modulada será
, donde Ak es la amplitud que
19
depende de la señal moduladora xk = 0,1. Si tomamos amplitud nula
para los bits 0 y amplitud A (real pura) para los bits 1, vemos la
constelación no está centrada en el origen.
La distancia entre símbolos será A, que nos protege frente a ruido. La
energía media por bit será
Ejemplo 2 Constelación de dos símbolos simétrica. Esta vez
asignaremos amplitudes -A/2y A/2 respectivamente.
La distancia entre símbolos es de nuevo A. No hemos perdido
inmunidad frente al ruido.
La energía media por bit será
Necesitamos la mitad de energía para enviar la misma señal, con la
misma calidad o inmunidad frente a ruido. O lo que es lo mismo,
necesitamos 3dB menos de potencia para enviar una señal con una
relación señal-ruido (SNR) constante; o bien podemos invertir esos
3dB en mejorar la SNR.
20
6.1.4 Modulación Por Anchura De Pulso
La modulación por anchura de pulsos (comúnmente llamada PWM
"Pulse Width Modulation") es una técnica utilizada para regular la
velocidad de giro de los motores eléctricos. Mantiene el par motor
constante y no supone un desaprovechamiento de la energía
eléctrica. Se utiliza tanto en corriente continua como en alterna.
Otros sistemas para regular la velocidad son modificar la tensión
eléctrica, con lo que se pierde par motor; interponer una resistencia
eléctrica con lo que se pierde energía en forma de calor en la
resistencia.
Otra forma de regular el giro a través de pulsos es la Modulación por
frecuencia de pulsos de duración constante.
En los motores de corriente alterna también se puede utilizar la
frecuencia.
Otra aplicación es para enviar información de manera analógica. Es
útil para comunicarse de forma analógica con sistemas digitales.
Para un sistema digital es relativamente fácil medir cuanto dura una
onda cuadrada. Sin embargo, si no tiene un conversor analógico
digital no puede obtener información de un valor tensión, ya que solo
puede detectar si hay un determinada tensión, 0 o 5v por ejemplo,
con unas tolerancias. Pero no puede medir un valor de tensión.
21
6.1.5 La Modulación Por Desplazamiento De Fase O PSK
(Phase Shift Keying)
Es una forma de modulación angular consistente en hacer variar la
fase de la portadora entre un número de valores discretos. La
diferencia con la modulación de fase convencional (PM) es que
mientras en ésta la variación de fase es continua, en función de la
señal moduladora, en la PSK la señal moduladora es una señal digital
y, por tanto, con un número de estados limitado.
QPSK son las siglas de Quadrature Phase Shift Keying. Es una
forma de modulación en la que la señal se envía en cuatro fases, 45,
135, 225, y 315 grados, y el cambio de fase de un símbolo al
siguiente codifica dos bits por símbolo.
La modulación QPSK es equivalente a la 4-QAM.
Una de sus principales ventajas es que ofrece la misma eficiencia de
potencia, utilizando la mitad de ancho de banda, lo que es muy
importante en la transmisión de datos por satélite.
Para su mayor comprensión, algunos prefieren decir Quaternary en
lugar de Quadrature dado QPSK transmite 4 fases (360°/4).
22
6.2 ESTUDIO DE LOS MODOS DE TRANSMISIÓN
Para la transmisión de datos en los sistemas de comunicación
actualmente existen varios modos para llevar a cabo dicho proceso,
los cuatro modos de transmisión con que contamos en la actualidad
son los siguientes.
MODO DE
TRANSMISION
SIMPLEX_
HALF-DUPLEX_
FULL-DUPLEX_
FULL/FULL
DUPLEX_
DESCRIPCION
La transmisión de datos no se puede dirigir, la
información solo se puede enviar en una dirección.
La transmisión de datos es posible en ambas
direcciones, pero no al mismo tiempo. También se
denomina de dos sentidos alternados o líneas de
cualquier sentido.
Las transmisiones son posibles en ambas
direcciones simultáneamente, pero deben estar
entra las mismas estaciones.
La transmisión es posible en ambas direcciones al
mismo tiempo, pero no entre las mismas dos
estaciones en las que se origina la comunicación.
Tabla 1.1 Modos de transmisión
De acuerdo con lo descrito anteriormente, el modo de transmisión en
el diseño del RADIO-MODEM es el simplex, ya que es un sistema que
solo requiere que la información se envié los datos que arroje el
sistema a monitorear desde el trasmisor al receptor, este es un modo
de transmisión unidireccional para realizar el monitoreo de la data
que se obtiene del sistemas.
23
6.3
ESTUDIO
DEL
CONTROL
DE
ERRORES
DEL
PROTOTIPO
Este sistema también cuenta con un control de errores, como es de
saber este control se divide en dos categorías, la detección y la
corrección de errores.
6.3.1 La Detección De Errores: es simplemente el proceso de
monitorear la información recibida y determinar cuando un error de
transmisión ha ocurrido. Las técnicas de detección de errores no
identifican cual bit es erróneo solamente indican que ha ocurrido un
error.
Existen muchas técnicas para detectar errores entre las cuales se
destacan las siguientes:
6.3.1.1 Técnica del eco: Es una forma simple de detección de
errores usada en situaciones interactivas. Cuando una estación recibe
una transmisión, la almacena y retransmite de nuevo a la estación
emisora (eco), ésta compara el eco con el mensaje original y de esta
forma se puede determinar si se presentó un error y corregirlo. Esta
técnica tiene la desventaja de requerir al menos el doble de
transmisiones, y además está la posibilidad de una "corrección"
espontánea durante la retransmisión.
6.3.1.2 Técnicas de detección automática de errores: Estas
técnicas consisten en la adición al dato por enviar de un marco de
24
verificación de secuencia o FCS (frame check sequence), el cual es
obtenido a partir de los datos a transmitir por medio de un algoritmo.
Una vez recibido el mensaje, la estación receptora aplica el mismo
algoritmo a los datos recibidos y compara el FCS obtenido de esta
forma con el que se adicionó a los datos originales. Si son iguales se
toma el mensaje, de lo contrario se supone un error.
Estas técnicas están basadas en dos métodos comunes:
6.3.1.3 Verificación de paridad en dos coordenadas: Cuando se
transmiten datos a un dispositivo que cuente con un buffer, es
posible extender la verificación de paridad simple añadiendo un
bloque de verificación de carácter (Block Check Character BCC) al
final del bloque de datos, el cual realizará la segunda verificación de
paridad a todo el bloque.
Tabla 1.2 Paridad en dos coordenadas
En la técnica de verificación de paridad en dos coordenadas se
pueden dar los siguientes casos (en rojo están los bits erróneos).
Tabla 1.3 Detección de errores
25
6.3.1.4 Verificación por redundancia cíclica (CRC): Esta técnica
es ampliamente usada debido a que es fácil de implementar en los
circuitos integrados a muy gran escala (VLSI) que forman el
hardware. Un mensaje puede verse como un simple número binario,
el cual puede ser dividido por una cantidad que consideraremos
constante, al efectuar la división (a módulo 2) se obtiene un cociente
y un residuo, este último es transmitido después del mensaje y es
comparado en la estación receptora con el residuo obtenido por la
división de los datos recibidos y el mismo valor constante. Si son
iguales los residuos se aceptan el mensaje, de lo contrario se supone
un error de transmisión. En el proceso de datos comercial es
ampliamente usada la verificación por redundancia cíclica de 16 bits
de longitud, aunque también es posible usar 32 bits lo cual puede ser
más efectivo.
El sistema que se implanto cuenta con la técnica de paridad.
A manera de información en los anexos se encuentran los métodos
mas utilizados para realizar el proceso de corrección de errores.
6.4 ESTUDIO DE LOS COMPARADORES DE VOLTAJE
Este estudio lo realizo con la finalidad de incorporar al el prototipo un
sistema que me ayude a detectar en que momento esta bajo de pila.
Este estará ubicado en el recetor.
6.4.1 FUENTES SIMPLES O FUENTES DUALES
•
El rango de la fuente de voltaje es de 2 V a 36 V.
•
La fuente de corriente en baja es independiente de la fuente de
26
voltaje. . . 0.8 MA Typ
•
La entrada de corriente baja es. . . 25 nA Typ
•
La entrada de corriente de Desplazamiento en baja. . . 3 nA Typ
6.4.1.1 LM139
•
El Voltaje de Desplazamiento en baja. . . 2 mV Typ
•
Entrada de rango de voltaje en modo-común
•
Incluye la Tierra
•
La entrada de voltaje diferencial Igual al máximo rango de
voltaje de la fuente. . . ±36 V
•
La salida del voltaje de saturación es baja
•
El rendimiento Compatible Con TTL, MOS, y CMOS
Descripción
Estos dispositivos consisten en cuatro voltajes de comparación
independientes que son designados para operar con una fuente de
poder en una gama amplia de voltajes. El funcionamiento de las
fuentes duales es también posible con tal de que la diferencia
entre las dos fuentes sea de 2 V a 36 V y VCC es por lo menos
1.5 V más positivo que la entrada en modo común de voltaje. La
corriente es independiente de la fuente de voltaje. Las salidas
pueden ser conectadas
otras salidas de colector para lograr
alambrar y relacionar.
El LM139 y LM139A se caracterizan por el funcionamiento de
-55°C a 125°C. El LM239 y se caracterizan LM239A por el
funcionamiento de
-25°C a 125°C. El LM339 y LM339A son
caracterizado para el funcionamiento de 0°C a 70°C. El LM2901 y
LM2901Q se caracterizan por el funcionamiento de -40°C a 125°C.
27
Por favor sea consciente que un aviso importante acerca de la
disponibilidad, la garantía normal, y el uso en las aplicaciones
críticas de los productos de la Texas Instruments semiconductor.
Fig. 1.3 Paquete tipo D, DB, J, N O PW
Fig. 1.4 paquete tipo FK
Fig. 1.5 símbolo del comparador
28
Fig. 1.6 Esquema interno del comparador
Fuente de voltaje, Vcc ------------------------------------------------36V
Entrada Diferencial de voltaje, VID ---------------------------------±36V
Rango de entrada de voltaje --------------------------------0.3V a 36 V
Salida de voltaje V0 --------------------------------------------------36 V
Corriente de salida, I0 ---------------------------------------------20 mA
Duración de la salida del corto circuito a tierra-----------------ilimitada
Disipación total continua--------------vea tabla de rango de disipación
Rango de operación a temperatura al aire libre, TA:
LM139, LM139A……………………………………….. –55°C to 125°C
LM239, LM239A……………………………………………–25°C to 85°C
LM339, LM339A……………………………………………. 0°C to 70°C
LM2901, LM2901Q ………………………………….–40°C to 125°C
El rango de temperatura de almacenamiento ------------65°C a 150°C
La temperatura durante 60 segundos: FK empaquetan ---------260 °C
La lleve de temperatura 1,6 mm. (1/16 pulgada) del caso durante 10
segundos: D, DB, N, o PW empaquetan --------------------------260°C
La lleve de temperatura 1,6 mm. (1/16 pulgada) del caso durante 60
29
segundos: J empaquetan ------------------------------------------300°C
de
TA
= 70
TA = 85
TA = 125
y
ºC
rango
ºC rango
ºC
de
de
de
potencia
potencia
potencia
TA 25 ºC
Factor
Paque-
Rango de
potencia
Te
potencia
temperatura
TA
rango
D
900 Mw
7.6 mW/°C
31°C 608 mW
494 mW
-
DB
775 Mw
6.2 mW/°C
25°C 495 mW
403 mW 155 Mw
FK
900 Mw
11 mW/°C
68°C 880 mW
715 mW 275 Mw
J
900 Mw
11 mW/°C
68°C 880 mW
715 mW 275 mW
N
900 Mw
9.2 mW/°C
52°C 735 mW
598 mW
PW
700 Mw
5.6 mW/°C
25°C 448 mW
364 mW 140 Mw
-
Tabla 1.4 Rango De Disipación
30
7. DISEÑO DEL MODULO DE
TRANSMISION
Fig.1.7 Diagrama en bloques del Modulo de Transmisión
El modulo transmisor posee 8 canales analógicos, encargados de
convertir las variables
a monitorear en datos digitales. Luego
estos datos digitales son codificados y convertidos a tonos DTMF
para ser enviados al radio Motorola; el cual, se encarga de
modular las frecuencias de los tonos y enviarlas vía inalámbrica.
La selección de los dispositivos para este sistema, se realizo de
acuerdo a al diagrama en bloques ilustrado con anterioridad.
7.1 SELECCIÓN DE LOS DISPOSITIVOS DEL MODULO
DE TRANSMICION.
7.1.1
Selección
Del
Dispositivo
De
Adquisición
Y
Procesamiento de Datos
31
Microcontrolador:
MODELO
PIC16F84A
PIC16F873
PIC16F874
PIC16F876
PIC16F877
MEM.PROG.
1792
7168
7168
14336
14336
(FLASH)
Bytes
Bytes
Bytes
Bytes
Bytes
64
128
128
256
256
192
368
368
MEM.DATOS
Bytes
EEPROM
Bytes RAM
68
C A/D
192
NO
5(10bits)
8(10bits)
5(10bits)
8(10bits)
No
Si
Si
Si
Si
13
22
33
22
33
USART/
USART/
USART/
USART/
MSSP
MSSP
MSSP
MSSP
BOD
(Detección
de
baja tensión)
LINEAS E/S
COMUNICACIÓN SERIE
No
CCP
TEMPORIZA-
No
2
2
2
2
1-8bit
1-16bit,
1-16bit,
1-16bit,
1-16bit,
1-WDT
2-8bit,
2-8bit,
2-8bit,
2-8bit,
1-WDT
1-WDT
1-WDT
1-WDT
DORES
FREC.
MAX.
20
20
20
20
20
(Programación
SI
SI
SI
SI
SI
MHZ
ICSP
serie
en
circuito)
ENCAPSULADO
18P,18SO,
28SP,
40P,44L,
28SP,
40P,44L,
20SS
28SO
44PQ,
28SO
44PQ,
44PT
FUENTES
44PT
DE
32
INTERRUP.
4
13
14
13
14
NO
NO
SI
NO
SI
COMUNICACIO
PARALELA
Tabla 1.5 Características de los PIC 16F8xx
Luego
de
analizar
microcontroladores
las
ventajas
(expuestas
en
y
la
desventajas
tabla
1.5)
de
y
de
los
su
comerciabilidad en la ciudad de Pamplona, el PIC16F877 se ajusta a
los requerimientos del diseño, este dispositivo se encargara de
almacenar los programas que controlan los sistemas de transmisión y
recepción del prototipo de RADIO MODEM.
Se selecciono este microcontrolador; ya que posee las características
internas que permiten una alta flexibilidad en el diseño de este
proyecto.
Para
empezar
microcontrolador:
haremos
posee
una
breve
tecnología
descripción
CMOS,
una
de
este
arquitectura
HARVARD, arquitectura RISC de alto rendimiento que cuenta con 368
bytes de memoria RAM, la memoria EEPROM es 256 bytes para
dato1s, 8192 localidades de memoria FLASH de 14 bits por localidad
para almacenamiento del programa y datos permanentes cuatro
bancos de 128 bytes cada uno, seleccionables con los bits RP0 y RP1
del registro Estado, se manejan 14 interrupciones y 3 timers los
cuales son necesarios en el proceso de conteo para la activación de
los diferente sistemas involucrados en el proceso, posee 5 puertas de
I/O las cuales son de vital importancia debido al numero de variables
a controlar e incorpora módulos de: CCP, comunicación serie,
comunicación paralelo y conversor A/D.
33
De los anteriores módulos solo utilizamos:
•
El conversor A/D. Posee un conversor Análogo /Digital de 10
bits, con ocho canales de entrada, de los cuales solo se utilizara
uno en el diseño de la tarjeta de adquisición de datos y por
consiguiente
constituye
ahorrarse
la
compra
de
dicho
dispositivo; ya que, lo utilizaremos en el diseño de la tarjeta de
adquisición de datos.
7.1.2 Selección Del Dispositivo De Codificación Mediante
DTMF
Una señal DTMF válida es la suma de dos tonos, uno de un grupo
bajo y el otro de un grupo alto, con cada grupo conteniendo
cuatro tonos individuales. Las frecuencias de los tonos fueron
cuidadosamente seleccionadas de tal forma que sus armónicos no
se
encuentran
intermodulación
relacionados
y
produzcan
un
que
los
deterioro
productos
de
su
mínimo
en
la
señalización. Este esquema permite 16 combinaciones únicas.
Diez de estos códigos representan los números del cero al nueve,
los seis restantes (*, #, A, B, C, D) son reservados para
señalización especial. La mayoría de los teclados en los teléfonos
contienen diez interruptores
de
presión numéricos mas el
asterisco (*) y el símbolo de numeral (#). Los interruptores se
encuentran
Organizados en una matriz, cada uno selecciona el
tono del grupo bajo de su fila respectiva y el tono del grupo alto
de su columna correspondiente.
34
El esquema de codificación DTMF asegura que cada señal
contienen uno y solo un componente de cada uno de los grupos
de tonos alto y bajo. Esto simplifica de manera significativa la
decodificación por que la señal compuesta DTMF puede ser
separada con filtros pasa banda en sus dos componentes de
frecuencia simples cada uno de los cuales puede ser manipulado
de forma individual.
Codificación DTMF.
Los pares de frecuencias empleadas para la generación DTMF
están especificadas en la siguiente tabla.
Fbaja
Falta
DIGITO
697
1209
1
697
1336
2
697
1477
3
770
1209
4
770
1336
5
770
1477
6
852
1209
7
852
1336
8
852
1477
9
941
1336
0
941
1209
*
941
1477
#
697
1633
A
770
1633
B
852
1633
C
941
1633
D
Tabla 1.6 Pares de frecuencias DTMF
En conclusión, DTMF es el sistema de señales usado en los
teléfonos para el marcado por tonos, estos son el resultado de la
35
suma algebraica en tiempo real de dos senoides de diferentes
frecuencias, la relación de teclas con su correspondiente par de
frecuencias se muestran en la tabla 1.6.
El sistema de señales DTMF son generadas por un codificador
HT9200, y son la suma algebraica en tiempo real de dos tonos;
uno de baja frecuencia y otro de alta, el tono alto normalmente
es de + 1.5 % (2db) con respecto del tono bajo (como se
muestra en la figura 1.4).
Fig. 1.8 Espectro de las señales DTMF.
Este codificador tiene las siguientes especificaciones:
•
Voltaje de operación de 2.0 V – 5.5 V
•
Modo serial para el HT9200A
•
Modo serial/paralelo para el HT9200B
•
Corriente de bajo consumo
•
Baja distorsión armónica
•
Resonador de cristal o cerámico 3.58 MHz
36
Descripción General
El generador de tono HT9200A/B son diseñados para interfaces con
microcontroladores.
Pueden
ser
introducidos
mediante
el
microcontrolador 16 tonos duales y 8 tonos simples en el pin de
DTMF.
Fig. 1.9 Diagrama En Bloques
7.1.3 Selección Del Dispositivo Transmisor
El Motorola T4900 es un Radio Bidireccional
Estos modelos están
hechos para entradas-niveladas un gran
compañero cotidiano. Una grapa de cinturón de pieza giratoria
permite al radio ser enganchado en las prendas de vestir, mochilas o
bolsas. Una opción de cinco tonos gravados de Llamada Audibles que
llaman la atención de familiares y amigos, y una señal de Tono de
Confirmación de charla, cuando el otro usuario ha dejado de hablar.
El Canal Examina un
rango, 22 Canales y 38 códigos para evitar
interferencia, que ayudan a minimizar la interferencia causada por la
37
combinación de códigos. Además, el teclado pequeño puede cerrarse
con llave para prevenir que accidentalmente el canal sea cambiando.
El T4900 opera en GMRS y canales FRS, y ofrece .5W de potencia de
transmisión, Alarma de Batería Baja Audible, indicador métrico de
batería
y la garantía limitada de un año. La licencia de FCC
requerida.
Rangos Del Motorola T4900:
•
0.5 vatios de potencia para 3-millas de acuerdo al rango del
canal
•
22 canales
•
Alarma de Batería Baja Audible y indicador métrico de batería.
•
Tono de confirmación de llamada
•
Enganche del cinturón
•
Escáner
•
5 tonos de llamada
•
Tiempo fuera de reloj
•
Licencia de la FCC requerida
•
La Garantía Limitada de un año dada por el Fabricante
La compra del Motorola T4900AA Incluye:
•
2 radios con las antenas
•
2 Enganches para cinturón
•
El Manual de usuario
•
1 año de Garantía limitada
•
(2 Baterías AA no Incluidas!)
38
Fig. 1.10 Radios Motorola T4900
7.2 DISEÑO DEL PROTOCOLO DE ENVIO DE DATOS
Fig. 1.11 Trama de envió de datos
La trama enviada por el transmisor es de 42 tonos DTMF, los cuales
están distribuidos de la siguiente forma:
39
En primer lugar, se envía un tono bit Start que indica el inicio de la
trama.
Luego, los 10 bits entregados por cada canal son convertidos a 4
tonos DTMF, para un total de 32 tonos para los 8 canales.
Entre cada canal se envia un tono separador
Finalmente, se envía un tono para bit stop
para indicar final de
trama.
7.3 DISEÑO DEL ESQUEMA ELECTRICO
Esq. 1.1 Modulo Transmisor
40
Foto 1.1 modulo transmisor en Protoboard
Foto. 1.2 Modulo Transmisión
41
7.4
DISEÑO
PROGRAMA
DEL
DEL
DIAGRAMA
DE
FLUJO
MICROCONTROLADOR
PARA
DEL
LA
TRANSMISION DE DATOS
Descripción
Programa para codificar los tonos del Dtmf Ht9200 por el Modulo TX y
enviarlos vía rf por radio motorola T4900 con el Microcontrolador
PIC16F877A
@ 4Mhz. El desarrollo completo del software se
encuentra en los Anexos (cap. 19- subcapitulo
19.1).
42
8. DISEÑO DEL MODULO DE
RECEPCION
Fig.1.12 Diagrama en bloques del Modulo Receptor
El modulo receptor consiste en remodular por medio del radio
Motorola las frecuencias de los tonos DTMF enviados por el
transmisor.
Luego las decodifica y las convierte en datos binarios de 4 bits,
donde son procesados
y enviados vía RS232 a la PC. Esta se
encarga de visualizar los datos obtenidos de las variables
contenidas en las diferentes entradas.
A continuación procederemos a seleccionar los dispositivos.
43
8.1 SELECCIÓN DE LOS DISPOSITIVOS DEL MODULO
DE RECEPCION.
8.1.1 SELECCIÓN DEL DISPOSITIVO DECODIFICADOR CON
DTMF
Decodificación DTMF
Las especificaciones para la detección DTMF son las siguientes:
•
Tolerancia a la frecuencia: un símbolo válido DTMF debe
tener una desviación en frecuencia dentro del 1.5% de
tolerancia. Los símbolos con una desviación en frecuencia
mayor al 3.5% deberán ser rechazados.
•
Duración de la señal: Un símbolo DTMF con una duración
de 40ms debe ser considerado válido. La duración de la
señal no debe ser menor de 23ms.
•
Atenuación de la señal: El detector debe trabajar con una
relación señal-ruido (SNR) de 15db y en el peor caso con
una atenuación de 26dB.
•
Interrupción
de
la
señal:
Una
señal
DTMF
válida
interrumpida por 10ms o menos no debe ser detectada
como dos símbolos distintos.
•
Pausa en la señal: Una señal DTMF válida separada por una
pausa de tiempo de al menos 40ms debe ser detectada
como dos símbolos distintos.
44
•
Fase: El detector debe operar con un máximo de 8dB en
fase normal y 4dB en fase invertida.
•
Rechazo al habla: El detector debe operar en la presencia
del habla rechazando la voz como un símbolo DTMF válido.
La división de frecuencias en los grupos alto y bajo simplifica el
diseño de receptores DTMF como se muestra en la figura 1.13.
Este diseño particular incluye una aproximación estándar. Cuando
se encuentra conectado a una línea telefónica, receptor de radio o
cualquier otra fuente de señal DTMF, el receptor filtra el ruido del
tono, separa la señal en los componentes de grupos de alta y
baja frecuencia para luego medir el cruce por cero promediando
los periodos para producir la decodificación de un dígito.
Fig. 1.13 Detección DTMF
Como se muestra en la figura 1.13, la detección DTMF se puede
ver complicada por la presencia de ruido de línea de 50/60 Hz,
tonos de varias frecuencias, ruido aleatorio y otras fuentes de
interferencia. Tratar con estos problemas mientras permanece
inmune a la simulación de tonos por voz presenta el más grande
reto para los diseñadores de receptores DTMF.
45
La interferencia de línea tolerable mostrada en la figura es la
recomendada por CEPT y es considerada la meta de diseño por
los fabricantes de receptores DTMF de calidad.
Fig. 1.14 Entorno de la señalización DTMF.
El
MT8870
es
el
dispositivo
para
la
decodificación,
las
especificaciones de este dispositivo se describirán a continuación:
• 2.7 - 3.6 voltios de funcionamiento
• Receptor de Completo DTMF
• Bajo consumo
• Amplificador de ganancia Interior
• Tiempo de guardado Ajustable
• Modo de bajo Consumo
• Modo inhibido
• Funcionalmente compatible con el MT8870D de Mitel
46
Las aplicaciones
• Sistemas de paginación
• Sistemas de Repetidora/ radio móvil
• Sistemas de Tarjeta de Crédito
•
Control Remoto
• Las computadoras Personales
• Maquinas Contestadoras Telefónicas
La descripción
El MT8870 es un completo de 3 Voltios, el receptor de DTMF
integra ambas bandsplit las que se filtran y las funciones digitales
del decodificador. Los usos de la sección de filtro cambiaron las
técnicas del condensador para el grupo alto y bajo de los filtros;
el decodificador usa el contador digital las técnicas para descubrir
y descifrar todos los 16 pares de tonos de DTMF en un código de
4-bit. El contador de la componente externa es minimizado por el
chip de una entrada del diferencial del amplificador, oscilador de
reloj y un swiche de tres estados del bus de la interfaz.
Fig. 1.15 Conexión de pines
Descripción funcional
El MT8870
el receptor de DTMF monolítico se clasifica según el
tamaño, bajo consumo y actuación alta, con 3 voltios de
47
operación. Su arquitectura consiste de una sección de filtro
bandsplit que separa el alto y el grupo de tonos bajos, seguido
de un contando digital, sección que verifica la frecuencia y
duración de los tonos recibidos antes de pasar el correspondiente
código de la salida del bus.
Sección del filtro
La separación del grupo de bajos y los tonos de grupo altos es
lograda aplicando la señal DTMF a las entradas de dos de sexto
orden cambiando el condensador de los filtros de la banda de
paso, los anchos de banda el cual corresponde al bajo y las
frecuencias de grupo altas. La sección del filtro también es
incorporada a 350 y 440 Hz para el rechazo del tono de marcado
excepcional. Cada salida del filtro es seguida por un solo orden de
cambió la sección de filtro que aplana al prior de los señales a
limitar.
Limitando esta
para el comparador de ganancia alta la cual es
proporciona con la histéresis para prevenir la detección de
señales
de
bajo
nivel
no
deseados.
Las
salidas
de
los
comparadores proporcionan balances de lógica a las frecuencias
de las señales de DTMF entrantes.
Seccion del decodificador
Siguiendo a la sección del filtro es un decodificador empleando
como
contador
digital
en
técnicas
para
determinar
las
frecuencias de los tonos entrantes y para verificar que ellos
corresponden a las frecuencias de DTMF normales. Un complejo
algoritmo protege
el tono de la simulación de señales extrañas
como la voz mientras proporciona tolerancia pequeña a las
48
desviaciones y variaciones de frecuencia. Esto promediando el
algoritmo ha sido desarrollado para asegurar una combinación
óptima de la inmunidad al hablar-fuera
y tolerancia a la
presencia de frecuencias de interferencia (terceros tonos) y ruido.
Cuando el detector reconoce la presencia de dos tonos válidos
(esto es llamado como “a condicionamiento de señal” en algunas
especificaciones de industria) (EST) la salida irá a un estado
activo. Cualquier pérdida subsecuente de la condición de señal
causará EST asume un estado inactivo.
8.1.2 SELECCIÓN DEL DISPOSITIVO
DATOS
PROCESADOR DE
Como en el trasmisor, se utilizo un PIC 16F877 de acuerdo a la
viabilidad y fácil acceso en el mercado de la ciudad de Pamplona.
Para esta etapa se utilizara el módulo:
USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter)
es uno de los dos periféricos contenidos en el PIC que le permiten
realizar
comunicación
en
serie.
El
otro
es
el
MSSP
(Master
Synchronous Serial Port), el cual no es tratado en estas notas.
La USART, también conocida como SCI (Serial Communications
Interface) puede configurarse como una unidad de comunicación en
serie para la transmisión de datos asíncrona con dispositivos tales
como terminales de computadora o computadoras personales, o bien
para comunicación síncrona con dispositivos tales como convertidores
A/D
o
D/A,
circuitos
integrados
o
memorias
EEPROM
con
comunicación serie, etc.
49
La gran mayoría de los sistemas de comunicación de datos digitales
actuales utilizan la comunicación en serie, debido a las grandes
ventajas que representa esta manera de comunicar los datos:
·
Económica.- Utiliza pocas líneas de transmisión inclusive puede
usar sólo una línea.
· Confiable.- Los estándares actuales permiten transmitir datos con
bits de paridad y a niveles de voltaje o corriente que los hacen poco
sensibles a ruido externo. Además por tratarse de información digital,
los cambios en amplitud de las señales (normalmente causadas por
ruido) afectan muy poco o nada a la información.
·
Versátil.- No está limitada a usar conductores eléctricos como
medio de transmisión, pudiendo usarse también: fibra óptica, aire,
vacío, etc. Además el tipo de energía utilizada puede ser diferente:
luz visible, infrarroja, ultrasonido, pulsos eléctricos, radio frecuencia,
microondas, etc.
La USART del PIC16F877
La USART del PIC puede ser configurada para operar en tres modos:
Modo Asíncrono (full duplex (transmisión y recepción simultáneas)),
Modo Síncrono – Maestro (half duplex)
Modo Síncrono – Esclavo (half duplex)
8.1.3 Selección Del Dispositivo Receptor
Se
utilizó
un
radio
motorola
T4900,
de
acuerdo
a
las
especificaciones y criterios para el diseño descritas en el modulo
de transmisión.
50
8.2 DISEÑO DEL ESQUEMA ELECTRICO DEL RECEPTOR
Esq. 1.2 Modulo Receptor
Foto 1.3 Modulo receptor en Protoboard
Foto 1.4 Modulo receptor
51
8.3
DISEÑO
DEL
DIAGRAMA
DE
FLUJO
DEL
PROGRAMA DEL MICROCONTROLADOR PARA LA
RECEPCION DE DATOS
Descripción
Programa para decodificar los tonos del DTMF CM8870 obtenidos
por el Modulo Transmisión y enviarlos por el puerto serial del PC
para Con el Microcontrolador PIC16F877A @ 4Mhz. El desarrollo
52
completo del software se encuentra en los Anexos (cap. 18subcapitulo
18.2).
8.4 DISEÑO DE LA INTERFAZ GRAFICA DEL PC CON
EL RECEPTOR
La interfaz grafica se diseño con la finalidad de proporcionarle al
usuario comodidad y simplicidad, para el manejo de los datos que
envía el transmisor acerca del proceso que se esta monitoreando
(en este caso se utilizo una trama de datos).
La interfaz grafica se realizo en Visual Basic 6.0, a continuación se
muestra el diagrama de flujo que controlara dicho modelo.
53
8.4.1 Diseño Del Diagrama De Flujo
El diseño del software para interfaz grafica este expuesto en los
Anexos (cap. 19 – subcapitulo 19.3)
54
8.4.2 Modelo De La Interfaz Grafica Del Usuario Con El
Prototipo
El funcionamiento de esta interfaz grafica consiste en visualizar los
datos enviados por el transmisor en cada una de las etiquetas que
están arriba de los botones de comando en la ventana principal. La
función de estos botones e seleccionar el canal en funcionamiento;
además, el sistema detecta automáticamente o manual si el
hardware esta conectado o no.
Posee un menú en donde se pueden abrir dos ventanas una de
base de datos y otra de grafica de los datos obtenidos. Además;
éste permite guardar, copiar e imprimir la grafica de los datos y
permitir si se desea o no guardar estos datos en la base de datos.
55
9. DISEÑO DEL SISTEMA
ELECTRICO
En el diseño de este sistema tengo que tener presente los dispositivos
que conforman los sistemas de transmisión y recepción.
9.1 SELECCIÓN DE LOS DISPOSITIVOS DEL SISTEMA
ELÉCTRICO
Para la selección de estos dispositivos debemos tener presente la
potencia que se disipa, la temperatura máxima que puede alcanzar el
sistema, los cambios bruscos en la red y la corriente que se maneja.
9.1.1 Selección Del Cable De Alimentación
Para la selección de este dispositivo, nos guiamos por lo siguiente:
Cordones Dúplex Flexibles Spt (Pot)
Fig. 1.16 Cable duplex
56
Descripción:
Cordón formado por dos cordones paralelos flexibles, clase K con
aislamiento de P.V.C. antiflama.
Propiedades:
Gran resistencia a la temperatura, humedad, grasas, aceites y
solventes.
Aplicaciones:
Toma corrientes de aparatos eléctricos y electrónicos y de oficina.
Lámparas y bocinas ornamentales y extensiones eléctricas.
Empaque:
Rollo de 100 Mts, carrete de 200 Mts o más.
Colores:
Blanco, negro y cristal.
Recomendaciones:
* No debe utilizarse en instalaciones ocultas.
* Los calibres 20 y 22 AWG sólo emplearlos para alimentación de
aparatos eléctricos de
muy baja potencia, ejemplo bocinas.
Datos Para El Pedido:
Cordón dúplex flexible (POT),
Longitud
calibre,
color
y
en metros.
Temperatura máxima de operación: 60º C
Registro:
Cumple con las normas internacionales de fabricación.
57
CALIBRE
AWG
CONDUCTOR
No. DE
HILOS
22
20
18
16
14
12
7
10
16
26
41
65
AREA
MM2.
0.324
0.519
0.823
1.307
2.082
3.307
ESPESOR
NOMINAL DE
AISLAMIENTO
DIAMETRO EXTERIOR PESO
NOMINAL ALTO Y
Kg./km.
ANCHO
0.61
0.76
0.76
1.14
2.03
2.40
1 2.4 x 4.3
2.9 x 5.3
3.2 x 5.8
4.3 x 8.1
4.5 x 9.0
4.9 x 10.2
17
26
34
62
80
116
Tabla 1.7 Características del cable Duplex
9.2 DISEÑO FUENTE DE ALIMENTACIÓN
Parámetros de diseño: se requirió diseñar una fuente de alimentación
de una tensión de alimentación de +5 voltios, con una corriente de
1Amp.
Reemplazamos el parámetro del voltaje de rizado de la Ec. [1] (ver
anexos) en la Ec. [20] (ver anexos) y despejado el voltaje máximo.
Como el voltaje de los reguladores es 2.5 y la constante de diseño la
tomamos de 1, obtenemos:
5vol = U max −
0.1U max
− 1.4 − 2.5 + 1
2
U max = 8.315
Ahora reemplazamos este valor en la Ec. [15] (ver anexos)
VR = 0.8316volt
Luego, despejamos Vrms de la EC. [16] (ver anexos)
Vrms = 11.759volt
Ajuste
Vrms = 12volt
58
Reemplazamos en la EC. [16] (ver anexos) y obtenemos:
U max = 16.9706
obtenemos el voltaje de rizado:
VR = 1.7volt
Despejamos C en la EC. [14] (ver anexos)
C=
1Amp
= 4901.961µF
120hz * 1.7
Las especificaciones para el diodo serian:
ID =
1
1Amp
Icc = K d I DDS =
*1.2 = 0.6 Amp
2
2
I DS > 2 Amp
Fig. 1.17 Fuente de alimentación
9.3
ESQUEMA
ELECTRICO
DE
LA
FUENTE
DE
ALIMENTACION
Esq. 1.3 fuente de alimentación del modulo receptor.
59
Esq. 1.4 fuente de alimentación del transmisor
Foto. 1.5 Fuente De Alimentación
Para esta fuente se realizaron los mismos cálculos antes especificados
con la única variante que tiene un comparador de voltaje, el cual fue
descrito en el Cap. 6. Este es utilizado para que indique cuando la
batería esta baja.
60
10. DISEÑO DEL SISTEMA FISICO
DEL RADIOMODEM
A saber, un radio-módem inalámbrico no es más que dos cámaras cerradas
una para el transmisor y otra para el receptor.
10.1. SELECCIÓN DEL TIPO DE MATERIAL PARA EL
SISTEMA FISICO
A continuación analizaremos algunos materiales y su comportamiento
con los sistemas de RF.
10.1.1. Los Metales Y Sus Aleaciones
Los metales y las aleaciones poseen muchas propiedades útiles en
ingeniería, lo que supone una extensa gama de aplicaciones en
diseños y proyectos. El hierro y sus aleaciones principalmente el
acero representa aproximadamente el 90% de la producción mundial
de metales, fundamentalmente a la combinación de su buena
resistencia, tenacidad y ductibilidad con su relativo bajo costo.
El aluminio nativo no existe en la naturaleza. Aunque represente
aproximadamente el 8% del total de los elementos en la tierra, el
hombre ha tenido que inventarlo, extrayéndolo de la bauxita.
Descubrir el aluminio ha significado descubrir un material con
características
excepcionales
de
ligereza,
ductilidad,
resistencia
mecánica y a los agentes atmosféricos, inalterabilidad, buena
conductividad termal y eléctrica. Estas características han hecho que
el aluminio se convirtiera rápidamente en uno de los materiales más
61
empleados en la producción de productos de consumo de gran serie,
de hecho, hoy está en segundo lugar solamente al acero tediendo
todavía a mejorar su posición.
Aceros Inoxidables
La resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables es debida a una
delgada película de óxido de cromo que se forma en la superficie del
acero; como consecuencia del agregado de los elementos cromo,
níquel, molibdeno, titanio, niobio y otros se producen distintos tipos
de acero inoxidable, cada uno con diferentes propiedades.
A pesar de ser sumamente delgada ésta película invisible fuertemente
adherida al metal, lo protege contra los distintos tipos de corrosión,
renovándose inmediatamente cuando es dañada por abrasión, corte,
maquinado, etc. Aunque la mínima cantidad de cromo necesaria para
conferir esta resistencia superior a la corrosión depende de los
agentes de corrosión, el Instituto Estadounidense de Hierro y Acero
ha elegido el 10 por ciento de cromo como la línea divisoria entre
aceros aleados y aceros inoxidables, mientras que otros establecen
ese límite entre el 10,5% y el 11%.
Las propiedades y composiciones de los aceros inoxidables se
mantuvieron en secreto por los países beligerantes mientras duró la
primera guerra mundial. Posteriormente, a partir de las pocas
aleaciones experimentadas en 1920 y de un limitado número de
grados comercialmente disponibles en 1930, la familia de los aceros
inoxidables ha crecido en forma impresionante.
En la actualidad se cuenta con un gran número de tipos y grados de
acero inoxidable en diversas presentaciones, y con una gran variedad
de acabados, dimensiones, tratamientos, etc. Atendiendo a la
62
estructura predominante de cada tipo, los aceros pueden ser
clasificados en tres grupos:
*Austeníticos
*Martensíticos
*Ferriticos
Clasificacion De Los Aceros Inoxidables
Los aceros inoxidables no son indestructibles, sin embargo con una
selección cuidadosa, sometiéndolos a procesos de transformación
adecuados y realizando una limpieza periódica, algún integrante de la
familia de los aceros inoxidables resistirá las condiciones corrosivas y
de servicio más severas.
Serie 400- Los Aceros Inoxidables Martensíticos:
Son la primera rama de los aceros inoxidables, llamados simplemente
al
Cromo y fueron los primeros desarrollados industrialmente
(aplicados
en
cuchillería).
Tienen
un
contenido
de
Carbono
relativamente alto de 0.2 a 1.2% y de Cromo de 12 a 18%.
Los
tipos
más
comunes
son
el
AISI
410,
420
y
431
Las propiedades básicas son: Elevada dureza (se puede incrementar
por tratamiento térmico) y gran facilidad de maquinado, resistencia a
la
corrosión
moderada.
Principales aplicaciones: Ejes, flechas, instrumental quirúrgico y
cuchillería.
Serie 400- Aceros Inoxidables Ferríticos:
También se consideran simplemente al Cromo, su contenido varia de
63
12
Los
a
18%,
tipos
pero
más
el
contenido
comunes
de
son
el
Carbono
AISI
es
bajo
<0.2%.
430,
409
y
434
Las propiedades básicas son: Buena resistencia a la corrosión. La
dureza no es muy alta y no pueden incrementarla por tratamiento
térmico.
Principales
aplicaciones:
Equipo
y
utensilios
domésticos
y
en
aplicaciones arquitectónicas y decorativas.
Serie 300- Los Aceros Inoxidables Austeníticos:
Son los más utilizados por su amplia variedad de propiedades, se
obtienen agregando Níquel a la aleación, por lo que la estructura
cristalina del material se transforma en austenita y de aquí adquieren
el nombre. El contenido de Cromo varia de 16 a 28%, el de Níquel de
3.5 a 22% y el de Molibdeno 1.5 a 6%.
Los tipos más comunes son el AISI 304, 304L, 316, 316L, 310 y 317.
Las propiedades básicas son: Excelente resistencia a la corrosión,
excelente factor de higiene - limpieza, fáciles de transformar,
excelente soldabilidad, no se endurecen por tratamiento térmico, se
pueden utilizar tanto a temperaturas criogénicas como a elevadas
temperaturas.
Principales aplicaciones: Utensilios y equipo para uso doméstico,
hospitalario y en la industria alimentaria, tanques, tuberías, etc.
Acero Inoxidable Aisi 316 Con Adicion De Molibdeno
Análisis Químico
C
Si
Mn
Cr
Ni
Mo
0,08 1,00 2,00 17,00 12,00 2,50
64
Usos y Aplicaciones
Resiste a la mayoría de los ácidos y agentes químicos industriales
hasta 800°C además de agua salada. Para industrias químicas,
alimenticia,
y
vitivinícola,
petróleo,
laboratorios,
construcciones
navales y aeronáuticas. La adición de molibdeno mejora la resistencia
a la corrosión en ciertos medios. Alta resistencia al ataque de ácidos
orgánicos e inorgánicos.
Tratamientos Térmicos
Templado: 1100°C enfriamiento en agua o aire.
Acero Inoxidable Aisi 410 Martensitico
Análisis Químico
C
Cr
Mn S
0,10 13,00 1,00 1,00
Usos y Aplicaciones
Resiste la oxidación debida al agua dulce, agentes naturales de la
intemperie y ácidos diluidos. Empleado para álabes de turbinas, ejes
de bombas, pistones de motores marinos, válvulas y piezas para
petróleo.
Tratamientos Térmicos
Forjado: 1150-750°C
65
Recocido: 850°C. R = 55 Kg/mm2
Templado: 975-1000°C enfriar en aceite
Revenido: 600°C. R = 85 Kg/mm2 750°C. R = .65 Kg/mm2
Acero Inoxidable Aisi 420 Martensitico
Análisis Químico
C
Cr
0,28 13,00
Mn
Si
1,00
máx.
1,00
máx.
Usos y aplicaciones
Resiste la oxidación debida al agua dulce, agentes naturales de la
intemperie y ácidos diluidos. Empleado para moldes para vidrios y
plásticos, instrumentos de medición, válvulas, pistones, piezas para
hornos con temperatura hasta 700°C. No apto para soldar.
Tratamientos Térmicos
Forjado: 1100-850°C
Recocido: 850°C. R = 65 Kg/mm2
Templado: 975-1000°C al aceite
Revenido: 600°C. R = 100 Kg/mm2 750°C. R = 70 Kg/mm2
66
Acero Inoxidable Aisi 310
Análisis Químico
C
Cr
Ni
Si
0,15 25,00 20,00 2,00
Usos y Aplicaciones
Acero Austenítico, resistente a altas temperaturas, hasta 1200°C, a
emplearse en temperaturas superiores de 900°C. Utilizado en la
construcción de hornos industriales, calderas, fabricación de vidrios,
porcelanas, industria del esmalte, cemento, cerámica, etc.
Tratamientos Térmicos
Templado: 1100-1150°C
DUREZA Resistencia a
Recocido ENFRIAR HB
la tracción
o
apagado
AGUA
165
Kg/m2
60-75
Acero Inoxidable Aisi 304 Antimagnético Tipo 18/8
Análisis Químico
C
Mn
Si
Cr
Ni
0,06
2,00
máx.
1,00 19,00 10,00
Usos y Aplicaciones
67
Resiste la mayoría de los ácidos y agentes químicos industriales hasta
800 °C aproximadamente, además de la acción atmosférica y agua
salada. Todo tipo de empleo en la industria química, alimenticia y
vitivinícola,
petróleo,
laboratorios.
Construcciones
navales
y
aeronáuticas no soldadas.
Tratamientos Térmicos
Templado: 1100°C enfriamiento en agua o aire. Se obtiene R = 52
Kg/mm2
Algunos Usos De Los Aceros Inoxidables
Los aceros inoxidables ofrecen resistencia a la corrosión, una
adecuada
relación
resistencia
mecánica
-
peso,
propiedades
higiénicas, resistencia a temperaturas elevadas y criogénicas y valor
a largo plazo. Son totalmente reciclables y amigables con el medio
ambiente.
Los aceros inoxidables son ampliamente utilizados en varios sectores,
desde la más sofisticada aplicación industrial hasta los utensilios
domésticos. Contribuyen, de manera indirecta, a satisfacer las
necesidades
humanas
básicas
tales
como
alimentación,
salud,
construcción, medio ambiente, transporte y energía.
Algunos ejemplos de productos fabricados con aceros inoxidables son
los equipos de procesos químicos y petroquímicos, equipos de
proceso de alimentos y bebidas, equipos farmacéuticos, cámaras de
combustión, sistemas de escape y filtros automotrices, vagones de
ferrocarril, aplicaciones arquitectónicas y estructurales, mobiliario
urbano, paneles de aislamiento térmico, intercambiadores de calor,
tanques y recipientes, barriles de cerveza, instrumentos quirúrgicos,
68
agujas hipodérmicas, monedas, tarjas, ollas y sartenes, cubiertos,
lavadoras, lavavajillas y utensilios de cocina.
En la industria química y petroquímica, los aceros inoxidables ofrecen
elevada resistencia a la corrosión y excelentes propiedades mecánicas
así como un bajo costo de mantenimiento. En la industria de
alimentos
y bebidas
y
en la industria farmacéutica,
proveen
excelentes condiciones de higiene además de su resistencia a la
corrosión y duración a largo plazo.
10.1.2 LOS PLÁSTICOS
Los plásticos se caracterizan por una relación resistencia/densidad
alta, unas propiedades excelentes para el aislamiento térmico y
eléctrico y una buena resistencia a los ácidos, álcalis y disolventes.
Las enormes moléculas de las que están compuestos pueden ser
lineales, ramificadas o entrecruzadas, dependiendo del tipo de
plástico. Las moléculas lineales y ramificadas son termoplásticos (se
ablandan
con
el
calor),
mientras
que
las
entrecruzadas
son
termoendurecibles (se endurecen con el calor).
Tipos De Plásticos
Existen cuatro grandes grupos de plásticos:
Termoplásticos: Son aquellos plásticos que al ser calentados a
temperaturas entre 50º y 200 ºC alcanzan un estado de plasticidad
que les permite ser moldeados. Teóricamente, se pueden moldear un
número de veces ilimitado. Esto permite recuperar todos los plásticos
de desecho para ser remodelados y formar nuevos objetos. Se usan
para la fabricación por inyección.
Son, por regla general, flexibles y resistentes a los golpes.
69
[PC-Policarbonato]
[PVC-Cloruro
de
Polivinilo]
[PP-Polipropileno]
[PMMA-Polimetacrilato] [PE-Polietileno]...
Termoestables: Son aquellos que una vez moldeados por el calor ya
no pueden recuperar su forma primitiva. Generalmente son duros y
frágiles, y al calentarlos no se ablandan.
[PF-Resinas felónicas] [Resinas úricas] [MF-Resinas melamínicas]
[UP-Resinas de poliéster]...
Cauchos o elastómeros: Son materiales de estructura muy elástica.
Ello permite grandes deformaciones sin roturas, recobrando su forma
inicial. No se pueden fundir de nuevo.
Fibras:
Corresponden
a
una
forma
comercial
del
plástico
termoestable. Se caracterizan porque sus moléculas tienen unas
direcciones preferencial de ordenación. Poseen una gran resistencia a
la tracción, pudiéndose lavar con facilidad, dado que ni se arrugan ni
encogen.
De acuerdo al estudio de las características de los materiales
mencionados
con
anterioridad,
me
decidí
por
los
plásticos
(termoplásticos), los cuales además de ser económicos, tienen
propiedades que me permiten utilizar las ondas de RF sin ninguna
dificultad.
70
10.2 CALCULO DE LAS DIMENSIONES DEL SISTEMA
FISICO
10.2.1 El Diseño Del Sistema Físico Para El Modulo Transmisor:
El primer paso a realizar es un cuadrado o cubo en lámina de
termoplástico (sus características más relevantes han sido descritas
con anterioridad), esta tipo de plástico se seleccionó, no solo por sus
características sino también por su bajo costo. Para saber cuales son
las dimensiones de la caja, debemos tener en cuenta cada modulo
con su respectiva fuente de alimentación.
La distribución se realizó teniendo en cuenta lo siguiente:
Como se puede observar en la Fig. 1.18. El modulo de transmisión
ocupa un área aproximada de
[21]
A = base * Altura
A = 4.2cm *10.3cm = 43.26.cm 2
Fig. 1.18. Dimensiones del modulo trasmisor
71
De acuerdo a la fig. 1.18 y utilizando la EC. [21] la fuente de
alimentación ocupa un área aproximada de
A = 5.3cm * 7.7cm = 40.81cm 2
Fig. 1.19. fuente de alimentación trasmisor
La medida del largo que ocupa un extractor comercial de los más
pequeños es de 3cm.,el largo del transformador es de 5 cm. y 9cm.
de espacio libre.
De esta manera obtenemos el largo total que debe tener la caja.
L arg ototal = L arg o MT + L arg oextrac + L arg otransformadori + L arg oesp.lib + L arg o fuente
[22]
Reemplazando en esta expresión, los valores antes mencionados y
obtenemos:
L arg ototal = 10.3cm + 3cm + 7.7cm + 9cm + 5cm = 35cm.
El ancho total se obtiene con: El ancho del transformador 8.5 cm.
Ancho de la placa del MT( modulo transmisor), placa de las fuente,
extractor 4 cm. y 9 cm. espacio libre.
Anchototal = 4.2cm + 5cm + 4cm + 9cm = 22.2cm
72
El alto total de la caja, lo da la altura del transformador 5 cm., el
disipador 5 cm., mas 4.5 cm. de espacio libre.
Altura total = 5cm.trans + 5cm.disipador + 4.5cm.esplib
Alturatotal = 14.5cm.
10.2.2 El Diseño Del Sistema Físico Para El Modulo Receptor
Realice los mismos pasos que para el modulo transmisor.
Fig. 1.20 Modulo receptor
La medida del largo que ocupa un extractor comercial de los más
pequeños es de 3cm., el largo del transformador es de 5 cm., largo
del modulo receptor (MR) 11.2 cm. y 9cm. de espacio libre.
De esta manera obtenemos el largo total que debe tener la caja.
L arg ototal = L arg o MR + L arg oextrac + L arg otransformadori + L arg oesp.lib + L arg o fuente
[23]
Reemplazando en esta expresión, los valores antes mencionados y
obtenemos:
73
L arg ototal = 11.2cm + 3cm + 5cm + 9cm + 7.7cm = 35.9cm.
El ancho total lo obtenemos con: ancho del transformador 8.5 cm.
Ancho de la placa del MR( modulo receptor), placa de las fuente,
extractor 4 cm. y 9 cm. espacio libre.
Anchototal = 5.3cm + 8.5cm + 4cm + 9cm = 26.8cm
Fig. 1.21 Fuente de alimentación del receptor
El alto total de la caja, lo da la altura del transformador 5 cm., el
disipador 5 cm., mas 4.5 cm. de espacio libre.
Altura total = 5cm.trans + 5cm.disipador + 4.5cm.esplib
Alturatotal = 14.5cm.
74
10.3 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE LA CAJA:
10.3.1 Procedimiento De Diseño De La Caja Del Modulo
Transmisor
Hemos cortado la lámina en 6 caras cuadradas cada una de acuerdo
con las dimensiones (35 cm. de largo X 22.2 cm. de ancho X 14.5
cm. de alto) que hemos calculado con anterioridad.
Fig. 1.22 Una cara de la lámina
Luego tomamos otra de las caras, que será la que ubicaremos en la
parte posterior de la caja y le abrimos un hueco de 3 pulg. de
diámetro para colocar el extractor y dos de 5mm para sacar el cable
del radio motorola.
Fig. 1.23 Corte para la parte trasera
75
Ahora, unimos con pegamento para plástico una de las caras laterales
con una de las caras, a esta cara la denominaremos base, tomamos
la cara posterior y la otra cara lateral, para incorporarla a la base
hasta ir formando una caja, hecho todo esto significa que nos faltaría
la tapa frontal y superior.
La tapa frontal la colocaremos de igual forma que las anteriores, sin
embargo ha esta se le abrirán dos orificios para colocar los LED: 5mm
de diámetro.
Fig. 1.24 Cara frontal
Y finalmente el diseño completo quedo de la siguiente forma.
Fig. 1.25. Parte física del modulo transmisor
76
10.3.2 Procedimiento De Diseño De La Caja Del Modulo
Receptor
Hemos cortado la lámina en 6 caras cuadradas cada una de acuerdo
con las dimensiones (35.9 cm. de largo X 26.8 cm. de ancho X 14.5
cm.
de alto) que hemos calculado con anterioridad. Realizamos el
mismo procedimiento que en el diseño de la caja del modulo de
Transmisión.
La tapa frontal la colocaremos de igual forma que las anteriores, sin
embargo ha esta se le abrirán diez orificios para colocar los LED:
5mm de diámetro.
Fig. 1.26 Cara frontal
Luego tomamos otra de las caras, que será la que ubicaremos en la
parte posterior de la caja y le abrimos un hueco de 3 pulg. de
diámetro para colocar el extractor y tres de 5mm para sacar el cable
del radio motorola y la interfaz con el puerto serial.
Fig. 1.27 Cara trasera
77
Las demás caras quedan de igual forma que el ítem 10.3.1. Y
finalmente el diseño completo quedo de la siguiente forma.
Fig. 1.28. Parte física del modulo receptor
78
11. PRUEBAS Y RESULTADOS
OBTENIDOS
A este proyecto se le realizaron varias pruebas que se dividieron en
tres fases cuyo diagnostico y resultado fue el siguiente:
Fase 1: se probo el codificador y el decodificador de forma alámbrica,
para garantizar el envió de datos sin ningún tipo de interferencias y
resultados fueron óptimos para esta primera fase.
Fase 2: se probaron los radios sin conectarlos a los módulos para
comprobar el alcance de estos. Esta fase dio como resultado que las
especificaciones del fabricante en cuanto el alcance de estos (3
millas) no se ajustan a la ubicación geográfica de la ciudad de
Pamplona, por tanto el alcance en el envío de datos depende de la
ubicación y el estado climatológico.
Fase 3: teniendo en cuenta los resultados de las fases anteriores, se
procedió a
conectar los radios a los módulos tanto de recepción
como de transmisión. Con la finalidad de probarlos en distintos
puntos de la ciudad, utilizando una trama de datos. Para comprobar
que la recepción de datos es correcta se implemento en el transmisor
una trama de prueba en donde a cada canal se le asigno un valor
cualquiera pero diferente al siguiente canal. Y en el software de la
interfaz del PC con el modulo receptor se le programo un sistema de
detección de errores, que consiste en comparar si la trama enviada
es igual a la recibida y así poder mirar cuantas muestras se enviaron,
79
cuantos
fueron
correctas
y
cuantas
estuvieron
erradas,
y
el
porcentaje de error de los datos obtenidos.
En esta fase obtuvimos los siguientes resultados:
Los mejores resultados obtenidos se alcanzaron cuando el
transmisor esta ubicado al aire libre, en donde el porcentaje de
error fue de aproximadamente de 1% a una distancia de aprox
1KM de distancia.
Conectado a un adaptador de 12v este sistema trasmisor –
receptor se probo durante 6 horas seguidas y los resultados
obtenidos fueron satisfactorios a una distancia de 500 metros
los errores en la transmisión fueron de 860 muestras ,3
errores.
El tiempo de envió entre cada trama de datos es de
aproximadamente 5 segundos y este tiempo es relativamente
bueno teniendo en cuenta que los datos de las variables a
transmitir no varían en este rango de tiempo.
80
12. ANALISIS ECONOMICO
Objetivo General
El objetivo principal del Estudio Técnico o Económico es llegar a
determinar la eficacia y eficiencia del diseño, que en resumen no es
otra cosa que la función óptima del producto como tal.
De la función óptima se derivan las funciones de dispositivos, mano
de obra, que junto con la información relacionada con el proceso de
instalación y montaje que permitirá cuantificar los costos totales.
Objetivos Específicos
•
Definir el tamaño del proyecto
•
Determinar el monto de los costos en cuanto a dispositivos,
materiales en general, entre otros.
•
Determinar cuales son los gastos en que se deben incurrir para el
desarrollo del proyecto (Materia Prima, Gastos por servicios etc.).
•
Establecer cuál es la demanda estimada del proyecto.
•
Conclusiones al Estudio Técnico
Tamaño del Proyecto
El tamaño del proyecto lo define la capacidad de producción por
unidad de tiempo; para nuestro proyecto seria el número de unidades
que se produzcan en un mes o en un año; complementados con el
monto de la inversión.
Área Geográfica
La distribución geográfica de nuestros clientes principalmente serian
los las personas que necesiten monitorear variables meteriológicas de
las zonas rurales de la ciudad de Pamplona; sin embargo, es
81
extensivo a cualquier persona que necesite monitorear dichas
variables, en el resto del país.
Balance de Inversión en Dispositivos
DISPOSITIVO
CANT.
COSTO
UNITARIO
$
COSTO
TOTAL $
Dispositivos Electrónicos
PIC 16F877
2
22.000
44.000
HT9200
1
4.000
4.000
CM8870
1
6.000
6.000
MAX232
1
4.000
4.000
Condensadores Electrolíticos
12
300
3.600
Condensadores Cerámicos
16
150
2.400
4
1.500
6.000
Radios motorola models T4800,T4900
2
50.000
100.000
Potenciómetros
2
1.500
3.000
50
1.000
Cristales
Resistencias
20
Reguladores de voltaje
2
1.500
3.000
Pulsadores
2
400
800
Interruptores
2
1.500
3.000
Leds de 5mm
11
200
2.200
Leds de alta luminosidad
2
500
1.000
Bus de Datos
1
1.500
1.500
Terminales
2
1.000
2.000
Conectores y espadines
4
200
800
Cables dúplex
1
2.000
2.000
Enchufe
1
1.500
1.500
98.250
191.800
Dispositivos Eléctricos:
TOTAL
82
Balance De Materiales
MATERIALES
CANT
Baquelitas
3
COSTO
UNITARIO $
1.500
COSTO TOTAL $
4.500
4.500
Total
Balance De Gastos Extras
OTROS
Programador de PIC
Internet
Papelería
Fotocopias
Impresión
Energía eléctrica
Arriendo
TOTAL
CANT.
1
30 horas
COSTO
50.000
55.000
6.000
25.000
52.000
4 veces
188.000
Aportes
Personales
TOTAL
$379.804,5
$379.804,5
Demanda Estimada
Unidad
(mes)
Unidad
(año)
Precio Por
Unidad
Ingreso
mensual
20
240
600.000
12.000.000
Mantenimiento
3
150.000
Asesorías
Total
Ingresos
1
PRODUCTO
RADIO-MODEM
Ingreso
Anual
144.000.000
450.000
250.000
750.000
12.000.000
144.700.000
83
13. MARCO LEGAL
Introducción a la legislación de telecomunicaciones en
Colombia
Por orden directa de la Constitución, en Colombia el tratamiento de
las telecomunicaciones se hace en dos bloques fundamentales:
- Televisión, a cargo de la Comisión Nacional de Televisión.
- Demás telecomunicaciones, a cargo básicamente del Ministerio de
Comunicaciones, sin perjuicio de la actividad de otras entidades,
como la Comisión de Regulación de Telecomunicaciones y la
Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios.
En lo que atañe al Ministerio de Comunicaciones y dejando de lado
unas cuantas leyes y docenas de decretos y resoluciones, las normas
fundamentales, de carácter general, a la fecha son:
- Ley 72 de 1989
- Decreto Ley 1900 de 1990
- Decreto 1130 de 1999
En Colombia, los elementos legislativos de las telecomunicaciones
son:
- El servicio, que se entrega en “concesión”, mediante contrato o
licencia.
- la red, que se “autoriza”.
- el uso del espectro electromagnético, del cual se otorga “permiso”.
84
Los servicios de telecomunicaciones se clasifican, en el Decreto 1900
de 1990, en básicos, de difusión, telemáticos y de valor agregado,
auxiliares de ayuda y especiales.
Ningún servicio puede operar sin haber sido autorizado primero por el
gobierno.
Los radios motorola utilizados en este proyecto actúan en un
rango
de
frecuencia
comprendido
entre
462.5625
hasta
467.67125 MHz.
Estos radios Vienen con la licencia para actuar bajo las
frecuencias antes mencionadas.
85
14. PROTECCION E HIGIENE DEL
TRABAJO
1. En la implementación del Modem se tomaron las precauciones
necesarias para que no quedará ningún cable descubierto, que
pudiera causar algún daño a las personas que entren en contacto
con el sistema.
2. Se tuvieron presentes en la implementación de los sistemas de
transmisión y recepción, que no hubieran puntos de soldadura fría
ni uniones entre elementos en los cuales no deba existir contacto
(cortos circuitos). Todo esto con el propósito de evitar daños al
prototipo. Así; como también, las fuentes de alimentación de los
mismos se ubicaron a una distancia apropiada para que no
introduzca ruido a los dispositivos de radiofrecuencia.
3. Los cables están diferenciados por colores, según las normas
internacionales, esto con la finalidad de que el usuario pueda
realizar el cambio de componentes sin ninguna dificultad.
86
15. INFLUENCIA AMBIENTAL DEL
TRABAJO
El objetivo en cuanto a este aspecto, es evitar que con su
implementación se causen daños ambientales y biológicos severos,
por lo tanto, después de diseñar, implementar, manipular y probar
el sistema, se dieron los siguientes resultados:
1. Según estudios realizados a los Campos de RF comprendidos
entre 1MHz y 10 GHz (es el rango en de frecuencias en el
que esta comprendido mi prototipo). Estas radiaciones,
penetran
en
los
calentamiento
de
tejidos
los
expuestos,
mismos
debido
y
a
producen
la
un
absorción
energética de la señal. La profundidad de penetración en el
tejido depende de la frecuencia del campo y crece conforme
decrece la frecuencia de la radiación. Dicha profundidad de
penetración depende asimismo de las propiedades del tejido.
La absorción de energía de los campos de RF por parte de los
tejidos se mide según la tasa específica de absorción (SAR:
Specific Absorption Rate) en una masa de tejido dada. La
unidad de dicha tasa son los vatios por kg. de masa.
Para que se produzcan efectos adversos para la salud en
personas expuestas a radiaciones de estas frecuencias son
necesarios valores del SAR superiores a 4 w/Kg. Estos niveles
de energía se encuentran a decenas de metros de potentes
87
antenas transmisoras de FM ubicadas en altas torres, siendo
dichas áreas inaccesibles.
La mayor parte de los efectos perjudiciales para la salud que
pueden
producirse
por
la
exposición
a
campos
de
radiofrecuencia en este rango de frecuencias se asocian a
calentamiento inducido, cuyo resultado es el aumento de la
temperatura de un tejido, o del propio cuerpo superior a 1ºC.
Es importante destacar que en la mayor parte de los estudios
relativos a frecuencias superiores a 1 MHz se evaluaron los
resultados de una exposición corta en el tiempo a una
radiación de alta intensidad, exposición que no suele ocurrir
en la vida diaria, en la que quizá la exposición es más larga,
pero a una radiación de no tan alta intensidad.
Concluimos
según
lo
prototipo maneja una
anteriormente
expuesto
en
este
frecuencia de 4Mhz las cuales son
emitidas a muy baja intensidad por tanto la exposición a
estas no genera ningún efecto nocivo a las personas que
entren en contacto con este.
2. las radiaciones que emite mi sistema de radio modem son del
tipo no ionizantes (Se trata de ondas electromagnéticas de
menor frecuencia que las ionizantes, que no tienen la suficiente
energía como para romper los enlaces atómicos), las cuales por
ser de muy baja intensidad no producen alteraciones biológicas
severas en los ecosistemas donde Este equipo este ubicado.
88
16. CONCLUSIONES
•
Se logro la transmisión y recepción de datos de variables
analógicas y/o digitales de velocidad de cambio lenta de una
manera confiable entre lugares distantes a bajo costo.
•
El radio modem podrá adaptarse a cualquier aplicación en la que
se requiera monitorear hasta 8 señales provenientes de los
canales analógicos en el módulo transmisor.
•
Los datos captados por el módulo receptor se visualizaron
mediante una interfaz gráfica a través del puerto serie de un PC.
•
El Receptor detecta alguna falla de transmisión e indica al usuario
que se presento un problema en el envió de los datos por medio
de la interfaz gráfica y en el hardware con un LED.
•
Ventajas y desventajas del prototipo:
Ventajas:
1. Teniendo en
cuenta los
módulos
de
transmisión y
recepción comerciales, este sistema posee un alcance
considerable a un precio menor.
2. La utilización de los radios motorola en la banda GMRS
reduce costos; ya que no se tiene que pagar por la
utilización de está.
3. El tiempo de muestreo es de 5 segundos, viable para
sistemas de manejo de variables de cambio bajo.
4. El tamaño del prototipo es bastante reducido y permite
que sea ubicado en espacios pequeños.
89
Desventajas:
1. Si es utilizada una batería para alimentar al transmisor el
consumo de corriente del radio haría que la batería de
esta se descargara rápido, debido a que el sistema esta
constantemente enviando datos.
2. En terrenos donde halla mucha interferencia tienden a
presentar fallas.
3. Debido a que los radios motorola son comerciales, hay
que seleccionar un canal de transmisión que no sea muy
utilizado; puesto que si alguna persona esta utilizando el
mismo canal este sistema presentara fallas. Porque este
sistema no tiene implementado un sistema de cambio de
canal.
90
17. RECOMENDACIONES
Para próximos trabajos de grados propongo:
•
La realización del sistema de corrección de errores que por
cuestiones de tiempo no se pudo realizar en este Proyecto
De Trabajo De Grado.
•
La utilización de este sistema en un proyecto específico
donde las variables sean de cambio lento.
•
Un sistema de recepción portátil, donde la visualización de
los datos no se haga a través del PC.
•
Puede ser utilizado en la realización de proyectos de
domótica.
91
18.
MANUAL
DE
PROCEDIMIENTO
PARA LA OPERACIÓN DEL EQUIPO
18.1 CARACTERÍSTICAS:
•
Posee 8 canales de entrada Analógica.
•
Posee indicadores de transmisión y recepción.
•
Envió de datos vía RS232 al PC.
•
Indicador binaria de tonos DTMF.
•
Detección automática de conexión de hardware con el PC.
•
Detección automática de errores.
•
Interfaz grafica que brinda versatilidad al usuario, en el
monitoreo de variables de cambio lento.
18.2 ESPECIFICACIONES DEL EQUIPO:
•
Voltaje de entrada para las tarjetas de los módulos de
Transmisión y Recepción +5 Vdd, y +4 Vcc
para los radios
motorola.
•
•
Corriente de consumo de los módulos en reposo 50 mA.
Corriente de consumo en operación de los módulos 350 mA.
18.3 PRECAUCIONES:
Por favor leer estas precauciones antes de manejar el equipo.
Para evitar cualquier falla en el equipo, se deben seguir las
indicaciones expuestas a continuación:
92
•
No coloque el equipo en lugares como:
1. Cerca de transformadores, antenas y otros elementos que
ocasionen un alto índice de interferencia al prototipo.
2. En sitio muy cerrados; ya que, esto obstaculiza el envió
de la data.
3. en sitios donde la humedad sea alta.
18.4 DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE LOS
INDICADORES DE CADA MODULO
Modulo Transmisor:
Fig. 1.29 Indicadores Del Modulo Transmisor
93
Modulo Receptor:
Fig. 1.30 Indicadores Del Modulo Receptor
Foto. 1.6 Sistema en funcionamiento
94
18.5 CONEXIÓN BASICA
Fig. 1.31 Diagrama de conexiones al PC
Conecte al puerto serial del PC el modulo receptor por medio del
conector DB9 como se ilustra en la Fig. 1.31.
Los módulos Transmisor y Receptor están conectados de manera
Inalámbrica, por lo que no requiere que se realice ningún otro tipo de
conexión.
18.6 MANTENIMIENTO:
•
Para acceder a la circuiteria interna de cada modulo, retire la
tapa superior.
•
Desconecte la fuente de alimentación y con un cepillo pequeño
elimine el polvo de las tarjetas.
95
19. ANEXOS
19.1 PROGRAMA PARA LA TRANSMISION DE DATOS
;&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
;
PROGRAMA: Modulo Transmisor Rf con Encoder Dtmf HT9200
;**********************************************************
; Autores:
;
Julio Enrique Cardales Acuña.
Channel
Ent
Fecha: 02/05/06. *
>>I-----------I>> Pin3(RD)
; analogicEnt >>I
I>> Pin2(Rb)
;
PIn4Ent
;
Ent
Ent
>>I 16f877A I>> Pin
*
>>I PIC
I>> Pin
>>I-----------I
*
;***********************************************************
PROCESSOR
16F877
LIST
P = 16F877
INCLUDE
; Se emplea el PIC 16F874A
<P16F877.INC> ;Libreria del PIC
;****************************************
;* Variables de la RAM
*
;***************************************
CBLOCK
.32
TONE,COUNT,VAR1,VAR2,VAR3,CADL,CADH
BINH,BINL,BCD1,BCD2,BCD3,BCD4,BCD5
COUNT_BIN_BCD,TEMP_BIN_BCD,R0_BIN_BCD,
CBLOCK
CADL
CADHL:2
ENDC
; ----------- DECLARACION DE CONSTANTES DEL PROGRAMA
#DEFINE
CE_DTMF
PORTD,0
---------------
;CHIP ENABLE PIN1
96
#DEFINE
CK_DTMF
PORTD,2
;SERIAL CLOCK PIN5
#DEFINE
SW_DTMF
PORTD,4
;SW 4066B
#DEFINE
PULSO
PORTD,5
;SW 4066B
#DEFINE
LED_BAT
PORTB,1
;LED DTMF
DTMF_0
EQU
.10
DTMF_AST
EQU
.11
DTMF_NUM
EQU
.12
DTMF_C
EQU
.15
DTMF_D
EQU
.15
; ----------- DECLARACION DE MACROS DEL PROGRAMA
SEND_TONE
MACRO
CALL
---------------
TONO
TONO_DTMF
ENDM
SEND_TONEV
MACRO
MOVF
CALL
TONO
TONO,W
TONO_DTMF
ENDM
DELAYUS
MACRO
CALL
VALOR
;PAUSA DE 25 US
US
ENDM
DELAYMS
MACRO
VALOR
MOVLW
VALOR
CALL
;PAUSA DE 1 MS
MS
ENDM
DELAYSEG
MACRO
VALOR
MOVLW
VALOR
;PAUSA DE 1 SEG
ENDM
; ----------------------- ORIGEN DEL PROGRAMA
-----------------------
97
ORG
.0
GOTO
; -------------------
INICIO
ORIGEN DE INTERRUPCIONES ----------------------------------------------ORG
.4
;***********************************************************
SCAN_IND_BAT
4 DEL PUERTO B
APAGA
bateria
BTFSS
INTCON,RBIF
GOTO
POP
;NO,SALGA DE LA INTER
BTFSC
PORTB,4
;SI,MIRO EL ESTADO DEL BIT
GOTO
DATO_BATER
BCF
LED_BAT
CALL
START_DTMF
CALL
TURN_PULSO
SEND_TONE
DATO_BATER
DTMF_NUM
DELAYMS
.200
DELAYMS
.250
GOTO
POP
BSF
LED_BAT
CALL
TURN_PULSO
SEND_TONE
DTMF_AST
DELAYMS
.200
DELAYMS
.250
CALL
STOP_DTMF
GOTO
;LA BANDERA SE LEVANTO?
;led de prueba para
;ENCIENDE EL HT9200
;BIT INDICADOR DE BATERIA OK
;led de prueba para bateria
;BIT INDICADOR DE BATERIA BAJA
;APAGA EL HT9200
POP
;************************************************************
POP
BCF
INTCON,RBIF
RETFIE
; ---------------- CONFIGURACION DE PUERTOS --------------------------------------------------
98
INICIO
DELAYMS
BSF
STATUS,RP0
;CAMBIO A BANCO 1
MOVLW
B'00010000'
;BIT 4 DE PUERTO B
MOVWF
PORTB
;COMO ENTRADA
CLRF
PORTD ;PUERTO D COMO SALIDA
MOVLW
B'10000000'
;DESACTIVAR TIMER
MOVWF
OPTION_REG
; ENABLE PULL UP
MOVLW
B'10001000'
;ACTIVAR INTERRUPCIONES
MOVWF
INTCON
;ENABLE INT RB4-RB7
TATUS,RP0
;CAMBIO A BANCO 0
BCF
.100
;------------------ CONDICIONES INICIALES
CALL
INIT_CAD
CALL
INIT_TX_DTMF
CLRF
PORTB
DELAYSEG
MAIN_PROG
SEGUNDO
;LIMPIO EL PUERTO B
.1
BCF
LED_DTMF
BCF
INTCON,RBIF
;BSF
INTCON,GIE
; ----------------
-------------------------------------------------
PROGRAMA PRINCIPAL
;APAGAR LED INDICADOR DE TRANSMISION
; CLEAR FLAG INT RB4-RB7
;ACTIVAR INTERRUPCIONES
---------------------------------------------------
CALL
TEST_DTMF
;TRAMA DE PRUEBA TX_CHANELS
BCF
PULSO
;APAGA EL 4066
DELAYSEG
.1
;ENVIA
LA
TRAMA
CADA
BTFSS
LED_BAT; PREGUNTA SI LA BATERIA ESTA CARGADA
SEND_TONE
DTMF_AST
DELAYMS
.200
DELAYMS
.250
CALL
STOP_DTMF
GOTO
MAIN_PROG
;BIT INDICADOR DE BATERIA BAJA
;APAGA EL HT9200
;VUELVE AL CICLO INFINITO
; ----------- SUBRUTINAS DEL GENERADOR DE TONO DTMF HT9200 -----------------
99
TONO_DTMF
BSF
LED_DTMF
MOVWF
LOOP2
TONE
XORLW
.0
BTFSS
STATUS,Z
GOTO
$ + .3
MOVLW
DTMF_0
MOVWF
TONE
MOVLW
.5
MOVWF
COUNT
DELAYUS
.2
BSF
DATO_DTMF
BTFSS
TONE,0
BCF
DATO_DTMF
;NUM BIT DE DATO
;DELAY 50US
NOP
NOP
;DELAY 25US
DELAYMS
.255
;DELAY MARCA TONO
DELAYMS
.255
;DELAY MARCA TONO
BCF
SW_DTMF
BCF
LED_DTMF
DELAYMS
.250
;DELAY ESPACIO TONO
DELAYMS
.250
;DELAY ESPACIO TONO
RETURN
START_DTMF
BCF
CE_DTMF
DELAYMS
.10
;HT9200A ENABLE
;10 MS DELAY FOR OSC STARTUP
RETURN
STOP_DTMF
BSF
MOVLW
.5 ;HT 9200 EN MODO STAND BY
MOVWF
COUNT
DATO_DTMF
;CODE 11111
100
LOOP4
CALL
PULSO_CK_DTMF
DECFSZ
COUNT,F
RETURN
PULSO_CK_DTMF
BCF
CK_DTMF
DELAYUS
.2
BSF
CK_DTMF
DELAYUS
.2
;MAX 500KHz, TYP = 100KHz
;DELAY 50US PARA 10KHZ
;DELAY 50US PARA 10KHZ
RETURN
INIT_TX_DTMF
DELAYMS
.100
BCF
SW_DTMF
CALL
STOP_DTMF
;CONFIG INICIAL DEL HT9200
RETURN
; --------------- SUBRUTINAS DE PAUSAS PROGRAMABLES
US
MOVWF
VAR1
MOVLW
.1
MOVWF
VAR2
MOVLW
.1
---------------
;PAUSA DE 25 US
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
RETURN
MS
MOVWF
RLF
MOVLW
VAR1
;PAUSA DE 1MS
VAR1,F
.45
101
MOVWF
VAR2
MOVLW
.2
MOVWF
VAR3
DECFSZ
VAR3,F
GOTO
$-1
DECFSZ
GOTO
VAR2,F
$-5
DECFSZ
GOTO
VAR1,F
$-9
RETURN
SEG
MOVWF
VAR1
RLF
VAR1,F
RLF
VAR1,F
RLF
VAR1,F
MOVLW
.195
MOVWF
VAR2
MOVLW
.212
MOVWF
VAR3
DECFSZ
VAR3,F
GOTO
;PAUSA DE 1SEG
$-1
DECFSZ
GOTO
VAR2,F
$-5
DECFSZ
GOTO
VAR1,F
$-9
RETURN
; ---------- SUBRUTINAS DE CONVERSION BIN 16BIT A BCD 5 CIFRAS -----------------------;CONVER BIN 16 BIT A BCD 5 DIGITOS
;BINHL-->BCD5,BCD4,BCD3,BCD2,BCD1
SUB_CB16D
MOVF
CADH,W
102
MOVWF
MOVF
MOVWF
BCF
CADL,W
BINL
STATUS,C
;CONV DE BIN 16 A BCD 5 DIGITOS
MOVLW
.16
MOVWF
COUNT_BIN_BCD
CLRF
R0_BIN_BCD
CLRF
R1_BIN_BCD
CLRF
R2_BIN_BCD
LOOP16_CB16D
ADJDEC
BINH
RLF
BINL, F
RLF
BINH, F
RLF
R2_BIN_BCD, F
RLF
R1_BIN_BCD, F
RLF
R0_BIN_BCD, F
MOVWF
BCD4
MOVF
R1_BIN_BCD,W
ANDLW
B'00001111'
MOVWF
BCD3
SWAPF
R2_BIN_BCD,W
ANDLW
B'00001111'
MOVWF
BCD2
MOVF
R2_BIN_BCD,W
ANDLW
B'00001111'
MOVWF
BCD1
RETLW 0
;SALIDA DE SUBRUTINA DE CONVERSION
CALL
ADJBCD2
CALL
ADJBCD1
CALL
ADJBCD0
GOTO
LOOP16_CB16D
103
ADJBCD2
MOVLW
.3
ADDWF
R2_BIN_BCD,W
MOVWF
TEMP_BIN_BCD
BTFSC
TEMP_BIN_BCD,3
MOVWF
R2_BIN_BCD
MOVLW
H'30'
ADDWF
R2_BIN_BCD,W
MOVWF
TEMP_BIN_BCD
BTFSC
TEMP_BIN_BCD,7
; TEST IF RESULT > 7
MOVWF
R2_BIN_BCD
; SAVE AS MSD
; TEST IF RESULT > 7
RETLW 0
ADJBCD1
MOVLW
.3
ADDWF
R1_BIN_BCD,W
MOVWF
TEMP_BIN_BCD
BTFSC
TEMP_BIN_BCD,3
MOVWF
R1_BIN_BCD
MOVLW
H'30'
ADDWF
R1_BIN_BCD,W
MOVWF
TEMP_BIN_BCD
BTFSC
TEMP_BIN_BCD,7
MOVWF
R1_BIN_BCD
; TEST IF RESULT > 7
; TEST IF RESULT > 7
; SAVE AS MSD
RETLW 0
ADJBCD0
MOVLW
.3
ADDWF
R0_BIN_BCD,W
MOVWF
TEMP_BIN_BCD
BTFSC
TEMP_BIN_BCD,3
; TEST IF RESULT > 7
BTFSC
TEMP_BIN_BCD,7
; TEST IF RESULT > 7
MOVWF
R0_BIN_BCD
; SAVE AS MSD
RETLW 0
;---------------------- SUBRUTINAS DE CAD 8 CANALES
INIT_CAD
BSF
STATUS,RP0
-----------------------;BANCO 1
104
BCF
STATUS,RP1
MOVLW
B'10000000'
; MSB OF ADRESH =0
MOVWF
ADCON1
;
MOVLW
B'111111'
MOVWF
PORTA
MOVLW
B'111'
MOVWF
PORTE
BCF
STATUS,RP0
;BANCO 0
MOVLW
B'10000001'
;CONFIGURACIÓN DE
MOVWF
ADCON0
;FREC DE CONV=FCRIS/32,
CALL
SUB_CONVER_AD
MOVWF
CADH
BSF
STATUS,RP0
MOVF
ADRESL,W
BCF
STATUS,RP0
MOVWF
CADL
RETURN
CAD_CH0
RETURN
CAD_CH1
MOVLW
B'10001001'
;CONFIGURACIÓN DE
MOVWF
ADCON0
;FREC DE CONV=FCRIS/32,
CALL
SUB_CONVER_AD
MOVWF
CADH
BSF
STATUS,RP0
MOVF
ADRESL,W
BCF
STATUS,RP0
MOVWF
CADL
RETURN
CAD_CH2
MOVLW
B'10010001'
;CONFIGURACIÓN DE
MOVWF
ADCON0
;FREC DE CONV=FCRIS/32,
105
CALL
SUB_CONVER_AD
MOVWF
CADH
BSF
STATUS,RP0
MOVF
ADRESL,W
BCF
STATUS,RP0
MOVWF
CADL
RETURN
CAD_CH3
MOVLW
B'10011001'
;CONFIGURACIÓN DE
MOVWF
ADCON0
;FREC DE CONV=FCRIS/32,
CALL
SUB_CONVER_AD
MOVWF
CADH
BSF
STATUS,RP0
MOVF
ADRESL,W
BCF
STATUS,RP0
MOVWF
CADL
RETURN
CAD_CH4
MOVLW
B'10100001'
;CONFIGURACIÓN DE
MOVWF
ADCON0
;FREC DE CONV=FCRIS/32,
CALL
SUB_CONVER_AD
MOVWF
CADH
BSF
STATUS,RP0
MOVF
ADRESL,W
BCF
STATUS,RP0
MOVWF
CADL
RETURN
CAD_CH5
MOVLW
B'10101001'
;CONFIGURACIÓN DE
MOVWF
ADCON0
;FREC DE CONV=FCRIS/32,
CALL
SUB_CONVER_AD
106
MOVWF
CADH
BSF
STATUS,RP0
MOVF
ADRESL,W
BCF
STATUS,RP0
MOVWF
CADL
RETURN
CAD_CH6
MOVLW
B'10110001'
;CONFIGURACIÓN DE
MOVWF
ADCON0
;FREC DE CONV=FCRIS/32,
CALL
SUB_CONVER_AD
MOVWF
CADH
BSF
STATUS,RP0
MOVF
ADRESL,W
BCF
STATUS,RP0
MOVWF
CADL
RETURN
CAD_CH7
MOVLW
B'10111001';CONFIGURACIÓN DE ADCON0,
MOVWF
ADCON0
CALL
SUB_CONVER_AD
MOVWF
CADH
BSF
STATUS,RP0
MOVF
ADRESL,W
BCF
STATUS,RP0
MOVWF
CADL
;FREC DE CONV=FCRIS/32,
RETURN
SUB_CONVER_AD
BCF
NOP
PIR1,ADIF
; EN CERO AL INICIAR CONVERSIÓN
;PAUSA PARA TOMAR LA MUESTRA
NOP
NOP
NOP
107
NOP
BSF
ADCON0,GO_DONE
BTFSC ADCON0,GO_DONE
GOTO
$-1
MOVF
ADRESH,W
;EMPIEZA LA CONVERSIÓN
;MIRO ADIF, EL BIT GO/DONE
; DATOH
RETURN
;--- SUBRUTINAS DE PROTOCOLO DE COMUNICACION RF-DTMF DE 8 CANALES ----------------;NOTA: EN TOTAL SE ENVIAN 1 + (5 x 8) + 1 = 42 TONOS DTMF
TX_CHANELS
CALL
SEND_TONE
START_DTMF
;PRENDE EL HT9200
DTMF_A
;INICIO DE TRAMA
CALL
CAD_CH0
CALL
CONVER_SEND
CALL
CAD_CH1
CALL
CONVER_SEND
CALL
CAD_CH2
CALL
CONVER_SEND
CALL
CAD_CH3
CALL
CONVER_SEND
CALL
CAD_CH4
CALL
CONVER_SEND
CALL
CAD_CH5
CALL
CONVER_SEND
CALL
CAD_CH6
CALL
CONVER_SEND
CALL
CAD_CH7
CALL
CONVER_SEND
SEND_TONE
DTMF_C
CALL
STOP_DTMF
;FIN DE TRAMA
;APAGA EL HT9200
RETURN
CONVER_SEND
108
SEND_TONEV
BCD4
;CIFRA DECIMAL DE LA CONVERSION A/D
SEND_TONEV
BCD3
;CIFRA DECIMAL DE LA CONVERSION A/D
SEND_TONEV
BCD2
;CIFRA DECIMAL DE LA CONVERSION A/D
SEND_TONEV
BCD1
;CIFRA DECIMAL DE LA CONVERSION A/D
SEND_TONE
DTMF_0
;COD SEGURIDAD ENTRE CADA CANAL
RETURN
TEST_DTMF
CALL
TURN_PULSO
SEND_TONE
DTMF_A
SEND_TONE
.0
SEND_TONE
.1
SEND_TONE
.2
SEND_TONE
.3
SEND_TONE
DTMF_B
SEND_TONE
.4
SEND_TONE
.5
SEND_TONE
.6
SEND_TONE
.7
SEND_TONE
DTMF_B
SEND_TONE
.8
SEND_TONE
.9
SEND_TONE
.0
SEND_TONE
.1
SEND_TONE
DTMF_B
SEND_TONE
.2
SEND_TONE
.3
SEND_TONE
.4
SEND_TONE
.5
SEND_TONE
DTMF_B
;INICIO DE TRAMA
109
SEND_TONE
.6
SEND_TONE
.7
SEND_TONE
.8
SEND_TONE
.9
SEND_TONE
DTMF_B
SEND_TONE
.0
SEND_TONE
.1
SEND_TONE
.2
SEND_TONE
.3
SEND_TONE
DTMF_B
SEND_TONE
.4
SEND_TONE
.5
SEND_TONE
.6
SEND_TONE
.7
SEND_TONE
DTMF_B
SEND_TONE
.8
SEND_TONE
.9
SEND_TONE
.0
SEND_TONE
.1
SEND_TONE
DTMF_B
SEND_TONE
DTMF_C
DELAYSEG
;FIN DE TRAMA
.1
RETURN
TURN_PULSO
BCF
DELAYSEG
BSF
DELAYSEG
PULSO
.1
PULSO
.3
110
RETURN
; --------------------- FIN DEL PROGRAMA -------------------------NOP
NOP
NOP
END
19.2 PROGRAMA PARA LA RECEPCION DE DATOS
;&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
; PROGRAMA: Modulo Receptor Rf con Decoder Dtmf CM8870
;***************************************************;
Autores:
Julio Enrique Cardales Acuña.
Fecha: 02/05/06. *
; Pin(RA0)Ent >>I-----------I>> Pin(RC3)Sal
; Pin(RA1)Ent >>I
I>> Pin(RB4)Sal
;
>>I 16f6877A I>> Pin(RD5)Sal
; Pin(RA3)Ent >>I PIC
I>>
;
>>I-----------I
;
;***************************************************
PROCESSOR 16F877
LIST
P = 16F877; Se emplea el PIC 16F874A
INCLUDE
<P16F877.INC> ;Libreria del PIC
;****************************************
;* Variables de la RAM
*
;****************************************
CBLOCK
.32
DATA_UART,REG_RXDTMF,COUNTER_DTMF,VAR1,VAR2,VAR3
ENDC
;****************************************
;* Asignaciones de los Pines(constantes)*
;****************************************
#DEFINE
Q0_DTMF
PORTA,0
; Entrada Paralela
#DEFINE
Q1_DTMF
PORTA,1
; Entrada Paralela
#DEFINE
Q2_DTMF
PORTA,2
; Entrada Paralela
#DEFINE
Q3_DTMF
PORTA,3
; Entrada Paralela
#DEFINE
STD_DTMF
PORTB,0
; Entrada Interrupción
#DEFINE
LED_RX_DTMF
PORTD,0
; Salida
#DEFINE
LED_TEST
PORTD,1
; Salida
#DEFINE
LED_ERR_DTMF PORTD,2
; Salida
#DEFINE
LED_PC_OK
PORTD,3
; Salida
111
DTMF_0
DTMF_AST
DTMF_NUM
DTMF_A
DTMF_B
DTMF_C
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
EQU
.10
.11
.12
.13
.14
.15
NUM_TONOS
EQU
.42 ;MAX tonos enviados en cada trama
;****************************************
;* Decalracion de Macros del Programa
*
;****************************************
DELAYUS
MACRO
MOVLW
CALL
ENDM
VALOR
VALOR
US
;PAUSA DE 25 US
DELAYMS
MACRO
MOVLW
CALL
ENDM
VALOR
VALOR
MS
;PAUSA DE 1 MS
DELAYSEG
MACRO
MOVLW
CALL
ENDM
VALOR
VALOR
SEG
;PAUSA DE 1 SEG
ORG
GOTO
.0
INICIO
;****************************
;* Vector Origen(Reset)
*
;****************************
;
RESET
;****************************
;* Vector Interrupciones *
;****************************
;
ORG
.4
SCAN_RX_DTMF
BTFSS
INTCON,INTF
GOTO
SCAN_UART
MOVF
PORTA,W
ANDLW
B'00001111'
BSF
LED_RX_DTMF
COMP_AST
MOVF
XORLW
BTFSS
CALL
CALL
GOTO
REG_RXDTMF,W
DTMF_AST
; código de batería baja
STATUS,Z
PULSO_TEST
SEND_DATA_UART
POP
COMP_NUM
MOVF
XORLW
CALL
CALL
GOTO
REG_RXDTMF,W
DTMF_NUM
; código de batería OK
PULSO_TEST
SEND_DATA_UART
POP
112
CAP_DATOS
CALL
DELAYMS
DELAYMS
GOTO
PROCESS_DTMF
.200
.250
POP
SCAN_UART
BTFSS
PIR1,RCIF
;BANDERA DE RX UART
GOTO
POP
MOVF
RCREG,W
XORLW
"R"
; CONFIRMACION DE STATE OK DEL PC
BTFSS
STATUS,Z
GOTO
POP
BSF
LED_PC_OK
MOVLW
"P"
; PETICION DE ESTADO AL PC
CALL
SEND_DATA_UART
DELAYSEG
.1
CALL
FILL_FSR
CALL
SEND_DATOS_PC
;************************************************************
POP
BCF
PIR1,RCIF
BCF
INTCON,INTF
RETFIE
;****************************
;* Configuracion de Puertos
*
;****************************
;
INICIO
DELAYMS
.100
BSF
STATUS,RP0
; BANCO 1
MOVLW
B'00001111'
MOVWF
PORTA
MOVLW
B'00000001'
MOVWF
PORTB
CLRF
PORTD
BSF
OPTION_REG,NOT_RBPU ; disable pull up
BSF
INTCON,INTE
; ENABLE INT RB0
BCF
INTCON,INTF
; CLEAR FLAG INT RB0
BSF
INTCON,INTEDG
; SET FLANCO DE SUBIDA RB0
MOVLW
B'00000111'
MOVWF
ADCON1
BCF
STATUS,RP0
; BANCO 0
;****************************
;* Condiciones Iniciales
*
;****************************
;
CALL
INIT_UART
CLRF
COUNTER_DTMF
BSF
LED_PC_OK
BSF
LED_RX_DTMF
BSF
LED_ERR_DTMF
BSF
LED_TEST
DELAYSEG
.1
DELAYSEG
.1
MOVLW
CALL
BSF
"P"
;PETICION DE ESTADO AL PC
SEND_DATA_UART
LED_TEST
113
BSF
INTCON,GIE
;****************************
;* Programa principal
*
;****************************
;
MAIN_PROG
BTFSS
PORTB,0
BCF
LED_RX_DTMF
GOTO
MAIN_PROG
;****************************************
;* Subrutinas de Pausas Programables
*
;****************************************
;
US
MOVWF
VAR1 ;PAUSA DE 25 US
MOVLW
.1
MOVWF
VAR2
MOVLW
.1
MOVWF
VAR3
DECFSZ
VAR3,F
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
RETURN
MS
RLF
MOVLW
MOVWF
MOVLW
GOTO
DECFSZ
GOTO
RETURN
VAR1,F
.45
VAR2
.2
$-5
VAR1,F
$-9
SEG
MOVWF
VAR1
;PAUSA DE 1SEG
RLF
VAR1,F
RLF
VAR1,F
RLF
VAR1,F
MOVLW
.195
MOVWF
VAR2
MOVLW
.212
MOVWF
VAR3
DECFSZ
VAR3,F
GOTO
$-1
DECFSZ
VAR2,F
GOTO
$-5
DECFSZ
VAR1,F
GOTO
$-9
RETURN
;****************************
;* Subrutinas Modulo Uart *
;****************************
;
INIT_UART BSF
STATUS,RP0 ;BANCO 1
BCF
STATUS,RP1
BSF
PORTB,1
;RX UART
BCF
PORTB,2
;TX UART
114
BCF
CALL
RETURN
CONF_RX_UART
BSF
MOVLW
MOVWF
BSF
BCF
BSF
BSF
BCF
BTFSC
TRANSMISION PC TO MASTER
BCF
BTFSC
BCF
BSF
RETURN
CONF_TX_UART
SEND_DATA_UART
STATUS,RP0 ;BANCO 0
CONF_RX_UART
STATUS,RP0 ;CONFIGURACION DE RX ASYNCRONA
.12
;19200 BAUDIOS ALTA VELOCIDAD BRGH=1
TXREG
;CARGO EN (SPBRG)
TXSTA,BRGH ;(TXSTA)ALTA VELOCIDAD BRGH=1
TXSTA,SYNC ;(TXSTA)SELEC MODO ASYNCRONO
INTCON,PEIE ;HABILITO LAS INT DE PERIFERICOS
PIE1,RCIE
;ACTIVO INTERUPCION DE RX USART
STATUS,RP0 ;BANCO 0
RCSTA,FERR ;MIRO SI OCURRIO ERROR EN LA
RCSTA,CREN
RCSTA,OERR
PIR1,RCIF
RCSTA,CREN
;RESETEA BANDERAS DE ERRORES
;MIRO SI OCURRIO ERROR
;DESACTIVO BANDERA DE TX
;HABILITO RECEPCION
BSF
MOVLW
MOVWF
BSF
BCF
BCF
BSF
BCF
RETURN
STATUS,RP0
.12
SPBRG
TXSTA,BRGH
TXSTA,SYNC
PIE1,TXIE
TXSTA,TXEN
TXSTA,TX9D
;CONFIGURACIÓN DE TX ASYNCRONA
;19200 BAUDIOS ALTA VELOCIDAD
;CARGO EN (SPBRG)
;(TXSTA)ALTA VELOCIDAD BRGH=1
;(TXSTA)SELECCIONO ASYNCRONO
;DESACTIVO INTERUPCION DE TX
;(TXSTA)HABILITO LA TX SERIAL
;(TXSTA)CARGO DATO DE 9 BIT
MOVWF
CALL
BSF
BTFSS
GOTO
BCF
MOVF
MOVWF
RETURN
DATA_UART
CONF_TX_UART ;CONFIGURACION DE UART
STATUS,RP0
;BANCO 1
TXSTA,TRMT ;(TXSTA)MIRO SI ESTA DESOCUPADO
$-1
STATUS,RP0 ;BANCO 0
DATA_UART,W ;DATO A SER ENVIADO
TXREG
;INICIA LA TX SERIAL USART
;**************************************
;* Recepcion Paralela del codigo Dtmf *
;**************************************
;
PROCESS_DTMF
MOVF
COUNTER_DTMF,W
BTFSC
STATUS,Z
GOTO
COMP_A
INCF
COUNTER_DTMF,F
GOTO
COMP_INICIO
COMP_A
MOVF
XORLW
BTFSS
REG_RXDTMF,W
DTMF_A ;CODIGO DE INICIO DE TRAMA
STATUS,Z
115
RETURN
COMP_INICIO
MOVF
XORLW
BTFSS
GOTO
MOVF
BTFSS
GOTO
INCF
MOVLW
MOVWF
RETURN
COMP_FIN
RX_TRAMA_OK
MOVF
XORLW
BTFSS
GOTO
GOTO
MOVF
MOVLW
MOVWF
MOVF
XORLW
BTFSS
GOTO
REG_RXDTMF,W
DTMF_A ;CODIGO DE INICIO DE TRAMA
STATUS,Z
COMP_FIN
COUNTER_DTMF,W
STATUS,Z
;IF COUNTER_DTMF <> 0 THEN ERROR
ERROR_RX_DTMF
COUNTER_DTMF,F ;INICIO DE TRAMA OK
.80
;DIR 80 TO 119 40 DATOS FSR INIT REC
FSR
REG_RXDTMF,W
DTMF_C
;CODIGO DE FIN DE TRAMA
STATUS,Z
COMP_DATO
RX_TRAMA_OK
COUNTER_DTMF,W
.84
;IF FSR= 84 <> DTMF_0 THEN ERROR
FSR
INDF,W
DTMF_B
STATUS,Z
ERROR_RX_DTMF ;ERROR DE TRAMA
MOVLW
MOVWF
MOVF
XORLW
BTFSS
GOTO
.99
;IF FSR= 99 <> DTMF_0 THEN ERROR
FSR
INDF,W
DTMF_B
STATUS,Z
ERROR_RX_DTMF ;ERROR DE TRAMA
MOVLW
MOVWF
MOVF
XORLW
BTFSS
GOTO
.104
;IF FSR= 104 <> DTMF_0 THEN ERROR
FSR
INDF,W
DTMF_B
STATUS,Z
ERROR_RX_DTMF ;ERROR DE TRAMA
MOVWF
MOVF
XORLW
BTFSS
GOTO
FSR
INDF,W
DTMF_B
STATUS,Z
ERROR_RX_DTMF
;ERROR DE TRAMA
MOVLW
MOVWF
MOVF
XORLW
BTFSS
GOTO
.119
;IF FSR= 119 <> DTMF_0 THEN ERROR
FSR
INDF,W
DTMF_B
STATUS,Z
ERROR_RX_DTMF ;ERROR DE TRAMA
CLRF
COUNTER_DTMF
;FIN DE TRAMA OK
116
BCF
LED_ERR_DTMF
CALL
SEND_DATOS_PC
RETURN
COMP_DATO
MOVF
MOVWF
REG_RXDTMF,W
INDF
SUBLW
BTFSC
RETURN
GOTO
.120;(Constante - W)Pos C=1, Neg C=0
STATUS,C
;SAVE DATA OK
ERROR_RX_DTMF ;ERROR OVERFLOW NUM DATA
ERROR_RX_DTMF
BSF
CLRF
MOVLW
CALL
RETURN
LED_ERR_DTMF ;ERROR DE TRAMA
COUNTER_DTMF
"E"
;MENSAJE DE ERROR
SEND_DATA_UART
SEND_DATOS_PC
CALL
CALL
CALL
MOVLW
CALL
MOVLW
MOVWF
MOVF
XORLW
GOTO
LOOP1
SIGA
INCF
MOVF
GOTO
MOVLW
CALL
MOVLW
CALL
BCF
RETURN
FILL_FSR
MOVLW
MOVWF
CALL
MOVLW
MOVWF
LOOP2
PULSO_TEST
PULSO_TEST
PULSO_TEST
"(" ;INICIO DE TRAMA DE 8 CANALES ANALG AL PC
SEND_DATA_UART
.80
;SET POINTER FSR 80 TO 119
FSR
INDF,W
.1
SIGA2
FSR,F
FSR,W
LOOP1
")"
;FIN DE TRAMA DE 8 CANALES AL PC
SEND_DATA_UART
"P"
;PETICION DE ESTADO AL PC
SEND_DATA_UART
LED_PC_OK
.80
;LLENAR FSR PARA PRUEVBA INICIAL
FSR
PULSO_TEST
.5
INDF
RETURN
PULSO_TEST
BSF
LED_TEST
DELAYMS
.200
BCF
LED_TEST
DELAYMS
.200
RETURN
;--------------------- FIN DEL PROGRAMA -------------------------NOP
NOP
NOP
117
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
END
19.3 PROGRAMA DE LA INTERFAZ GRAFICA
Dim
Dim
Dim
Dim
Dim
Tiempo, Valor, Temporal As Single
Cadena_Serial As String
DatoCh(7) As String
Counter_OK As Long
Porcentaje_Error As Double
Private Sub Form_Load()
On Error Resume Next
MDIForm1.Icon = LoadPicture(App.Path & "\Off.ico")
For Index = 0 To 7
DatoCh(Index) = "0000"
PtcBoton(Index).Picture = LoadPicture(App.Path & "\Off.ico")
Next Index
MSComm1.CommPort = 1 'COM1
MSComm1.InBufferSize = 1024
MSComm1.OutBufferSize = 1024 '(Máximo 8K por limitación pic 16F877)
Label3(1).Caption = Date
If MSComm1.PortOpen = False Then MSComm1.PortOpen = True 'ABRO EL
PUERTO
MSComm1.Settings = "19200,n,8,1" 'Configuración de la Tx Serial
Tiempo = 0
LblTiempo.Caption = Tiempo & " Seg"
LblMuestras.Caption = "0 Mstras"
LblError.Caption = "0 Errores"
LblPorcentaje.Caption = Counter_Error & " %Errores"
For Index = 0 To 7
VScroll1(Index).Enabled = False
Next Index
End Sub
Private Sub Form_Unload(Cancel As Integer)
On Error Resume Next
MSComm1.PortOpen = False 'CERRAR el puerto serial
End Sub
Private Sub MSComm1_OnComm()
Dim Bufer As String 'Recibe letras
'On Error GoTo SALIR
If MSComm1.CommEvent = comEvReceive Then 'Evento Recibir Algun Dato
118
Bufer = (MSComm1.Input)
If Bufer = "E" Then
'Error por firmware
LblHardware.ForeColor = vbRed
LblHardware.Caption = "Error detectado en el Hardware"
For Index = 0 To 7
Label2(Index).Caption = "Error"
Next Index
ElseIf Bufer = "(" Then
'Inicio de trama del pic al PC
Cadena_Serial = "("
ElseIf Bufer = ")" Then
'fin de Trama del Pic Master al PC
Decodificar_Serial
Else
'If Bufer > Chr(47) And Bufer <= Chr(58) Then 'Datos válidos deL 0 to 10
Cadena_Serial = Cadena_Serial & Bufer
End If
End If
salir:
End Sub
Sub Decodificar_Serial()
If Len(Cadena_Serial) = 41 Then 'dato OK de los sensores ,CAD de 10 bit
Counter_OK = Counter_OK + 1
LblMuestras.Caption = Counter_OK & " Mstras"
LblError.Caption = Counter_Error & " Errores"
'*********** Contador de Errores *******
Counter_Error = Counter_Error + 1
LblError.Caption = Counter_Error & " Errores"
For Index = 0 To 7
VScroll1(Index).Enabled = False
Label2(Index).Caption = "Error"
Next Index
Else
For Index = 0 To 7
PtcBoton(Index).Enabled = True
VScroll1(Index).Enabled = True
Next Index
'******** Sensor_Ch0 ********************
DatoCh(0) = Mid(Cadena_Serial, 2, 4)
'******** Sensor_Ch1 ********************
DatoCh(1) = Mid(Cadena_Serial, 7, 4)
'******** Sensor_Ch2 ********************
DatoCh(2) = Mid(Cadena_Serial, 12, 4)
'******** Sensor_Ch3 ********************
DatoCh(3) = Mid(Cadena_Serial, 17, 4)
'******** Sensor_Ch4 ********************
DatoCh(4) = Mid(Cadena_Serial, 22, 4)
'******** Sensor_Ch5 ********************
DatoCh(5) = Mid(Cadena_Serial, 27, 4)
'******** Sensor_Ch6 ********************
119
DatoCh(6) = Mid(Cadena_Serial, 32, 4)
'******** Sensor_Ch7 ********************
DatoCh(7) = Mid(Cadena_Serial, 37, 4)
'******** Prueba ************************
If DatoCh(0) = "0123" And DatoCh(1) = "4567" And DatoCh(2) = "8901"
And DatoCh(3) = "2345" And DatoCh(4) = "6789" And DatoCh(5) = "0123" And
DatoCh(6) = "4567" And DatoCh(7) = "8901" Then
LblMuestras.ForeColor = vbYellow: LblMuestras.Caption = Counter_OK
& " Mstras"
Else
Counter_Error = Counter_Error + 1
LblError.Caption = Counter_Error & " Errores"
If Counter_Error > 0 Then
Porcentaje_Error = (Counter_Error / Counter_OK) * 100
Porcentaje_Error = Round(Porcentaje_Error, 2)
LblPorcentaje.Caption = Porcentaje_Error & " %Errores"
End If
End If
End If
End If
'******** Guardar Canales Base Datos **************
If MDIForm1.MnuGuardarBase.Checked = True Then
Form2.Data1.Recordset.Fields("Fecha").Value = Date
Form2.Data1.Recordset.Fields("Hora").Value = Time
Form2.Data1.Recordset.Fields("Ch0").Value = DatoCh(0)
Form2.Data1.Recordset.Fields("Ch1").Value = DatoCh(1)
Form2.Data1.Recordset.Fields("Ch2").Value = DatoCh(2)
Form2.Data1.Recordset.Fields("Ch3").Value = DatoCh(3)
Form2.Data1.Recordset.Fields("Ch4").Value = DatoCh(4)
Form2.Data1.Recordset.Fields("Ch5").Value = DatoCh(5)
Form2.Data1.Recordset.Fields("Ch6").Value = DatoCh(6)
Form2.Data1.Recordset.Fields("Ch7").Value = DatoCh(7)
End If
Cadena_Serial = ""
End Sub
Public Sub Tiempo_Muestreo()
Temporal = 0
Valor = 0
Tiempo = 99
For Valor = 0 To 7
Temporal = Text1(Valor).Text
'calcular la baja
Next Valor
If Tiempo = 99 Then
Tiempo = 1
End If
End Sub
Private Sub PtcBoton_Click(Index As Integer)
On Error GoTo salir
Select Case Index
120
'*********** Boton_Ch0 ********************
Case 0
If
IsNumeric(Text1(Index))
And
(Len(Text1(Index))
>=
1
And
Len(Text1(Index)) <= 2) And Text1(Index).Text <> "" And Label1(0).Caption =
"Ch0 Off" Then
PtcBoton(0).Picture = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
MDIForm1.Icon = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
Label1(0).ForeColor = vbRed
Label1(0).Caption = "Ch0 On"
Tiempo_Muestreo
LblTiempo.Caption = Tiempo & " Seg"
Timer1.Interval = Tiempo * 1000
Timer1.Enabled = True
Else
PtcBoton(0).Picture = LoadPicture(App.Path & "\Off.ico")
MDIForm1.Icon = LoadPicture(App.Path & "\Off.ico")
Label1(0).ForeColor = vbWhite
Label1(0).Caption = "Ch0 Off"
Label2(0).Font.Size = 14
Label2(0).Caption = "--.--"
Tiempo_Muestreo
LblTiempo.Caption = Tiempo & " Seg"
Timer1.Interval = Tiempo * 1000
End If
'*********** Boton_Ch1 ********************
Case 1
If IsNumeric(Text1(1)) And (Len(Text1(1)) >= 1 And Len(Text1(1)) <= 2) And
Text1(1).Text <> "" And Label1(1).Caption = "Ch1 Off" Then
PtcBoton(1).Picture = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
MDIForm1.Icon = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
Label1(1).ForeColor = vbRed
Label1(1).Caption = "Ch1 On"
Tiempo_Muestreo
LblTiempo.Caption = Tiempo & " Seg"
Timer1.Interval = Tiempo * 1000
Timer1.Enabled = True
Else
PtcBoton(1).Picture = LoadPicture(App.Path & "\Off.ico")
MDIForm1.Icon = LoadPicture(App.Path & "\Off.ico")
Label1(1).ForeColor = vbWhite
Label1(1).Caption = "Ch1 Off"
Label2(1).Font.Size = 14
Label2(1).Caption = "--.--"
Tiempo_Muestreo
LblTiempo.Caption = Tiempo & " Seg"
Timer1.Interval = Tiempo * 1000
End If
'*********** Boton_Ch2 ********************
gCase 2
If
IsNumeric(Text1(Index))
And
(Len(Text1(Index))
>=
1
And
Len(Text1(Index)) <= 2) And Text1(Index).Text <> "" And Label1(2).Caption =
"Ch2 Off" Then
121
PtcBoton(2).Picture = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
MDIForm1.Icon = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
Label1(2).ForeColor = vbRed
Label1(2).ForeColor = vbRed
Label1(2).Caption = "Ch2 On"
Tiempo_Muestreo
LblTiempo.Caption = Tiempo & " Seg"
Timer1.Interval = Tiempo * 1000
Timer1.Enabled = True
Else
PtcBoton(2).Picture = LoadPicture(App.Path & "\Off.ico")
MDIForm1.Icon = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
Label1(2).ForeColor = vbWhite
Label1(2).Caption = "Ch2 Off"
Label2(2).Font.Size = 14
Label2(2).Caption = "--.--"
Tiempo_Muestreo
LblTiempo.Caption = Tiempo & " Seg"
Timer1.Interval = Tiempo * 1000
End If
'*********** Boton_Ch3 ********************
Case 3
If
IsNumeric(Text1(Index))
And
(Len(Text1(Index))
>=
1
And
Len(Text1(Index)) <= 2) And Text1(Index).Text <> "" And Label1(3).Caption =
"Ch3 Off" Then
PtcBoton(3).Picture = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
MDIForm1.Icon = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
Label1(3).ForeColor = vbRed
Label1(3).Caption = "Ch3 On"
Tiempo_Muestreo
LblTiempo.Caption = Tiempo & " Seg"
Timer1.Interval = Tiempo * 1000
Timer1.Enabled = True
Else
PtcBoton(3).Picture = LoadPicture(App.Path & "\Off.ico")
MDIForm1.Icon = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
Label1(3).ForeColor = vbWhite
Label1(3).Caption = "Ch3 Off"
Label2(3).Font.Size = 14
Label2(3).Caption = "--.--"
Tiempo_Muestreo
LblTiempo.Caption = Tiempo & " Seg"
Timer1.Interval = Tiempo * 1000
End If
'*********** Boton_Ch4 ********************
Case 4
If
IsNumeric(Text1(Index))
And
(Len(Text1(Index))
>=
1
And
Len(Text1(Index)) <= 2) And Text1(Index).Text <> "" And Label1(4).Caption =
"Ch4 Off" Then
PtcBoton(4).Picture = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
MDIForm1.Icon = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
Label1(4).ForeColor = vbRed
122
Label1(4).Caption = "Ch4 On"
Tiempo_Muestreo
LblTiempo.Caption = Tiempo & " Seg"
Timer1.Interval = Tiempo * 1000
Timer1.Enabled = True
Else
PtcBoton(4).Picture = LoadPicture(App.Path & "\Off.ico")
MDIForm1.Icon = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
Label1(4).ForeColor = vbWhite
Label1(4).Caption = "Ch4 Off"
Label2(4).Font.Size = 14
Label2(4).Caption = "--.--"
Tiempo_Muestreo
LblTiempo.Caption = Tiempo & " Seg"
Timer1.Interval = Tiempo * 1000
End If
'*********** Boton_Ch5 ********************
Case 5
If
IsNumeric(Text1(Index))
And
(Len(Text1(Index))
>=
1
And
Len(Text1(Index)) <= 2) And Text1(Index).Text <> "" And Label1(5).Caption =
"Ch5 Off" Then
PtcBoton(5).Picture = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
MDIForm1.Icon = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
Label1(5).ForeColor = vbRed
Label1(5).Caption = "Ch5 On"
Tiempo_Muestreo
LblTiempo.Caption = Tiempo & " Seg"
Timer1.Interval = Tiempo * 1000
Timer1.Enabled = True
Else
PtcBoton(5).Picture = LoadPicture(App.Path & "\Off.ico")
MDIForm1.Icon = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
Label1(5).ForeColor = vbWhite
Label1(5).Caption = "Ch5 Off"
Label2(5).Font.Size = 14
Label2(5).Caption = "--.--"
Tiempo_Muestreo
LblTiempo.Caption = Tiempo & " Seg"
Timer1.Interval = Tiempo * 1000
End If
'*********** Boton_Ch6 ********************
Case 6
If
IsNumeric(Text1(Index))
And
(Len(Text1(Index))
>=
1
And
Len(Text1(Index)) <= 2) And Text1(Index).Text <> "" And Label1(6).Caption =
"Ch6 Off" Then
PtcBoton(6).Picture = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
MDIForm1.Icon = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
Label1(6).ForeColor = vbRed
Label1(6).Caption = "Ch6 On"
Tiempo_Muestreo
LblTiempo.Caption = Tiempo & " Seg"
Timer1.Interval = Tiempo * 1000
123
Timer1.Enabled = True
Else
PtcBoton(6).Picture = LoadPicture(App.Path & "\Off.ico")
MDIForm1.Icon = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
Label1(6).ForeColor = vbWhite
Label1(6).Caption = "Ch6 Off"
Label2(6).Font.Size = 14
Label2(6).Caption = "--.--"
Tiempo_Muestreo
LblTiempo.Caption = Tiempo & " Seg"
Timer1.Interval = Tiempo * 1000
End If
'*********** Boton_Ch7 ********************
Case 7
If
IsNumeric(Text1(Index))
And
(Len(Text1(Index))
>=
1
And
Len(Text1(Index)) <= 2) And Text1(Index).Text <> "" And Label1(7).Caption =
"Ch7 Off" Then
PtcBoton(7).Picture = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
MDIForm1.Icon = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
Label1(7).ForeColor = vbRed
Label1(7).Caption = "Ch7 On"
Tiempo_Muestreo
LblTiempo.Caption = Tiempo & " Seg"
Timer1.Interval = Tiempo * 1000
Timer1.Enabled = True
Else
PtcBoton(7).Picture = LoadPicture(App.Path & "\Off.ico")
MDIForm1.Icon = LoadPicture(App.Path & "\On.ico")
Label1(7).ForeColor = vbWhite
Label1(7).Caption = "Ch7 Off"
Label2(7).Font.Size = 14
Label2(7).Caption = "--.--"
Tiempo_Muestreo
LblTiempo.Caption = Tiempo & " Seg"
Timer1.Interval = Tiempo * 1000
End If
End Select
salir:
End Sub
Private Sub Timer1_Timer()
'******** Sensor_Ch0 ********************
If Label1(0).Caption = "Ch0 On" Then
DatoCh(0) = Round(DatoCh(0), 2)
Label2(0).Font.Size = 14
Label2(0).Caption = DatoCh(0)
End If
'******** Sensor_Ch1 ********************
If Label1(1).Caption = "Ch1 On" Then
Label2(2).Font.Size = 14
DatoCh(1) = Round(DatoCh(1), 2)
Label2(1).Font.Size = 14
124
Label2(1).Caption = DatoCh(1)
End If
'******** Sensor_Ch2 ********************
If Label1(2).Caption = "Ch2 On" Then
Label2(2).Font.Size = 14
DatoCh(2) = Round(DatoCh(2), 2)
Label2(2).Caption = DatoCh(2)
End If
'******** Sensor_Ch3 ********************
If Label1(3).Caption = "Ch3 On" Then
Label2(3).Font.Size = 14
DatoCh(3) = Round(DatoCh(3), 2)
Label2(3).Caption = DatoCh(3)
End If
'******** Sensor_Ch4 ********************
If Label1(4).Caption = "Ch4 On" Then
Label2(4).Font.Size = 14
DatoCh(4) = Round(DatoCh(4), 2)
Label2(4).Caption = DatoCh(4)
End If
'******** Sensor_Ch5 ********************
If Label1(5).Caption = "Ch5 On" Then
Label2(5).Font.Size = 14
DatoCh(5) = Round(DatoCh(5), 2)
Label2(5).Caption = DatoCh(5)
End If
'******** Sensor_Ch6 ********************
If Label1(6).Caption = "Ch6 On" Then
Label2(6).Font.Size = 14
DatoCh(6) = Round(DatoCh(6), 2)
Label2(6).Caption = DatoCh(6)
End If
'******** Sensor_Ch7 ********************
If Label1(7).Caption = "Ch7 On" Then
Label2(7).Font.Size = 14
DatoCh(7) = Round(DatoCh(7), 2)
Label2(7).Caption = DatoCh(7)
End If
End Sub
Private Sub SSCmdTestea_Click()
Dim Index1 As Single
MSComm1.Output = "R"
SSCmdTestea.ForeColor = vbRed
SSCmdTestea.Caption = "&Desconectar"
Timer1.Enabled = True
For Index = 0 To 7
PtcBoton(Index).Enabled = True
VScroll1(Index).Enabled = True
Next Index
125
Label2(Index).Caption = "--.--"
Label1(Index).ForeColor = vbWhite
Label1(Index).Caption = "Ch" & Index & " Off"
PtcBoton(Index).Picture = LoadPicture(App.Path & "\Off.ico")
'PtcBoton(Index).Enabled = False
VScroll1(Index).Enabled = False
End Sub
Private Sub Timer2_Timer()
Label3(0).Caption = Time
End Sub
Private Sub SSCmdBorrar_Click()
Counter_Error = 0
Counter_OK = 0
LblError.Caption = Counter_Error & " Errores"
LblMuestras.ForeColor = vbWhite
LblMuestras.Caption = Counter_OK & " Mstras"
LblPorcentaje.Caption = "0 %Errores"
End Sub
Private Sub VScroll1_Change(Index As Integer)
Select Case Index
Case 0
Text1(Index).Text = VScroll1(Index).Value
Tiempo_Muestreo
'LblTiempo = Tiempo & " Seg"
Case 1
Text1(Index).Text = VScroll1(Index).Value
Tiempo_Muestreo
'LblTiempo = Tiempo & " Seg"
Case 2
Text1(Index).Text = VScroll1(Index).Value
Tiempo_Muestreo
'LblTiempo = Tiempo & " Seg"
Case 3
Text1(Index).Text = VScroll1(Index).Value
Tiempo_Muestreo
'LblTiempo = Tiempo & " Seg"
Case 4
Text1(Index).Text = VScroll1(Index).Value
Tiempo_Muestreo
'LblTiempo = Tiempo & " Seg"
Case 5
Text1(Index).Text = VScroll1(Index).Value
Tiempo_Muestreo
'LblTiempo = Tiempo & " Seg"
Case 6
Text1(Index).Text = VScroll1(Index).Value
Tiempo_Muestreo
'LblTiempo = Tiempo & " Seg"
Case 7
126
Text1(Index).Text = VScroll1(Index).Value
Tiempo_Muestreo
'LblTiempo = Tiempo & " Seg"
End Select
End Sub
19. 4 TECNICAS DE CORRECCION DE ERRORES
19.4.1 Por operador humano
Si los mensajes transmitidos son únicamente textos, puede resultar
más económico y fácil que un operador humano reciba e interprete el
mensaje y de ser necesario lo corrija usando su propio criterio.
Algunos sistemas que aplican verificación por paridad cambian
automáticamente los caracteres con error de paridad por el símbolo ?
para que el operador humano pueda identificarlos y corregirlos. Por
ejemplo, trate de encontrar el correcto significado del siguiente texto:
"Cuando los errores están más o menos distribuidos uniformemente,
no es difícil percibir el significado incluso aunque la tasa de errores
sea elevada, como en este párrafo (1 carácter en 20)"
19.4.2 Código Hamming de corrección automática de errores
Este sistema inventado por Richard W. Hamming (1950) asocia bits
de paridad par con combinaciones únicas de bits de datos. Este
método permite detectar y corregir con seguridad hasta un bit por
cada bloque de información transmitida.
A cada n bits de datos se le añaden k bits de paridad de tal forma que
el carácter transmitido tiene n+k bits de longitud. Los bits se
numeran de izquierda a derecha (el 1º bit es el más significativo).
127
Todo bit cuyo número sea potencia de 2 es un bit de paridad, los
restantes serán bits de datos. Los bits de dato se acomodan en sus
posiciones y los bits de paridad se calculan de modo que tengan una
paridad par sobre los bits cuyo número de bit formen, por ejemplo: El
bit 1 (paridad) es determinado por los bits de datos: 3 (1+2=3), 5
(1+4=5), 7 (1+2+4=7), 9 (1+8=9), etc...
De esta forma cada bit está verificado por una combinación única de
bits de paridad, de modo que analizando los errores de paridad se
puede determinar que bit es el que ha invertido su estado. A
continuación se dan algunos ejemplos que muestran cómo se pueden
localizar los bits alterados:
Paridad incorrecta en El error está en el bit
los bits
número
4
4
1
1,
y
2
45
47
y
9
1y8
En el caso que exista más de un error en el bloque de información se
llegan
a
producir
varias
situaciones
que
pueden
llevar
a
la
"corrección" de un bit no alterado (Ej: si cambian los bits 1 y 2 llevan
a la corrección del bit sano 3), entre muchas otras situaciones.
Una variante del código Hamming es adicionarle 1 bit de paridad
global. De esta forma es posible tener la seguridad de detección de 2
errores, manteniendo la capacidad de corrección si se produce sólo 1
error.
Desventajas del código Hamming
128
La cantidad de bits de paridad empleados en la transmisión de la
información le restan eficiencia al proceso. Se define la eficiencia de
transmisión con la siguiente fórmula:
Suponiendo que se desea transmitir bloques de 8 bits de información,
se necesitan 4 bits de paridad para ello, con lo que se tiene un total
de 12 bits. La eficiencia sería:
La eficiencia de este tipo de transmisión resulta de 66.66% debida
solamente al plan de codificación. Además, dependiendo del método
de transmisión puede decaer todavía más.
19.5 PUENTE RECTIFICADOR:
La figura 1.32 muestra un puente rectificador. El puente rectificador
es similar a un rectificador de onda completa porque produce una
tensión de salida de onda completa. Los diodos D1 y D2 conducen en
la mitad positiva del ciclo, y D3 y D4 conducen en la mitad negativa
del ciclo. Como resultado, la corriente por la carga rectificada circula
durante ambas mitades de los ciclos.
129
Figura 1.32 Puente rectificador
Valor medio y frecuencia de salida
Como un puente rectificador produce una salida de onda completa,
las ecuaciones para el valor medio y la frecuencia de salida son las
mismas que para el rectificador de onda completa:
Vdc =
2V p
π
[13]
Vp = voltaje pico
FOut = 2 FIn
[14]
FOut = frecuencia de salida
FIn= frecuencia de entrada
Una ventaja de un puente rectificador es que toda la tensión del
secundario se usa como entrada al rectificador. Dado el mismo
transformador, obtenemos el doble de la tensión pico y el doble de la
tensión continua con un rectificador de puente respecto a un
130
rectificador de onda completa. Duplicar la tensión de salida continua
compensa el uso de dos diodos extras.
2 da aproximacion = V p (out ) = V p ( in) − 1.4V
[15]
El filtro con condensador a la entrada:
El filtro de choque produce una tensión de salida continua igual al
valor medio de la tensión rectificada. El filtro con condensador a la
entrada genera una tensión de salida continua igual al valor pico de la
tensión rectificada. Este tipo de filtros es el más usado en fuentes de
alimentación.
Idealmente, todo lo que hace el filtro con condensador a la entrada es
cargar el condensador a la tensión de pico durante el primer cuarte
de ciclo. Esta tensión de pico es constante, la tensión continua
perfecta que necesitamos para las equipos electrónicos.
Voltaje de rizado:
Se utiliza una derivación para calcular el rizado pico a pico de
cualquier filtro con condensador a la entrada:
VR =
I
fC
[16]
donde:
VR = tensión de rizado de pico a pico
I = corriente por la carga en continua
F = frecuencia de rizado
C = capacidad
Ó VR = 0.1U max
[17]
donde: U max = Tensión máxima
U max = Vrms * 2
[18]
131
Para calcular la tensión Vrms utilizamos la siguiente expresión:
Vrms =
V pp
[19]
2 2
Vpp = voltaje pico a pico
Como vamos a diseñar una fuente dual, recurrimos a la tercera
aproximación, cuya ecuación es:
Vcc = U max −
VR
− 2 * Vd − V Re gulador + K D
2
[20]
VRe gulador = Voltaje del regulador
K D = Constante de diseño
19.6 TIPOS DE MODEM
Los diversos tipos de Modems disponibles en el mercado pueden
clasificarse atendiendo a una serie de parámetros que definen sus
características. En virtud del tipo de modulación que utilizan puede
obtenerse una primera clasificación. En este grupo el más destacable
es el que utiliza la modulación en frecuencia.
Para trasmitir a velocidades bajas (menores o iguales a 300 bps)
suele dividirse el ancho de banda disponible (300-3.400 Hz) en dos
132
canales separados entre sí por una franja de frecuencias llamada
«franja de guarda». En uno de los canales una señal de 1.180 Hz de
frecuencia representa el bit «1", y una frecuencias de 980 Hz el bit
«O". En el otro canal una frecuencia de 1.650 Hz representa el "1,,
representándose el "O" por una frecuencia de 1.850 Hz (esto es para
el canal europeo, para el americano son: primer canal 1.070 Hz para
el "O", 1.270 Hz para el "1", segundo canal 2.025 Hz para el "1" y
2.225 para el "O»). Por tanto con un modem de las características
descritas
anteriormente
es
posible
trabajar
en
«full-duplex»,
utilizando simultáneamente un canal en recepción y otro en emisión.
Igualmente, se encuentra normalizado, a ambos lados del Atlántico,
un modem que permite trabajar con velocidades de 1.200 bps. Este
modem solo posee 2 frecuencias dentro del ancho de banda
telefónico. En Europa estas frecuencias son de 2.100 Hz para el "O" y
1.300 Hz para el "1" siendo en U.S.A. 1.200 Hz para el "1" y 2.200
Hz para el "O". La transmisión que puede realizarse con el modem
descrito anteriormente es «half-duplex». Al igual que es posible
conseguir que una transición de una señal represente mas de un bit,
también es posible lograr que una transición de la señal en un
133
modem (un baudio) represente mas de un bit de la información
original. Esta técnica se conoce como transmisión multinivel y se
plasma en la practica utilizando modems por desplazamiento híbrido
de amplitud y fase (como veremos mas adelante). Estas técnicas se
utilizan en transmisiones síncronas de datos, en tanto que los otros
tipos de modems descritos se utilizan en transmisión asíncrona de
datos. Otra forma de lograr trasmitir muchos bits por segundo
usando para ello pocos baudios, consiste en utilizar varia frecuencias
portadoras, de forma que cada una de ellas se encargue de la
transmisión de una parte de los datos. A los modems que utilizan
esta técnica se les da el nombre genérico de modems de baja
velocidad. Un modem de baja velocidad típico genera 48 frecuencias
portadoras diferentes que se distribuyen a lo largo del ancho de
banda telefónico, la cadencia de cada una de estas portadoras es de
40 baudios, siendo divididos los datos en bloque de 5 bits. cada uno
de estos bloques modula una portadora, por lo que dicho modem
puede llegar a trabajar con velocidades de información de 9,6 kbps.
Otro tipo de modem conocido como modem de canal auxiliar logra un
aprovechamiento óptimo del ancho de banda disponible para la
transmisión dividiéndolo en un canal principal y en uno o varios
canales
auxiliares,
siendo
la
anchura
del
canal
principal
significativamente superior a la de los canales auxiliares.
134
Los
modems
de
canal
auxiliar
mas
utilizados
son
los
que
proporcionan transmisión duplex asimétrica. Los modems de canal
auxiliar se emplean cuando el volumen de datos que se necesita
trasmitir en un sentido es muy superior al volumen que necesita
trasmitirse en sentido contrario. Esto se ve en el ejemplo del
«videotext» que utiliza un modem de 1.200/75 bps.
Cada vez más se utilizan pequeños modems portátiles, que unen a su
bajo costo ventajas derivadas de su portabilidad.
El acoplamiento a la línea telefónica puede ser de dos tipos: eléctrico,
en el cual la conexión se realiza directamente a la línea telefónica, y
acústico, en el cual el acoplamiento a la línea telefónica se realiza
mediante un dispositivo denominado acoplador acústico. El acoplador
acústico presenta el inconveniente de generar ruido, lo que limita la
velocidad de transmisión de los modems con este acoplamiento a
1.200 bps como máximo.
135
20. VOCABULARIO
Modulación: En telecomunicaciones el termino modulación engloba
el conjunto de técnicas para transforma información sobre una onda
portadora, típicamente una onda sinusoidal.
Básicamente, la modulación consiste en hacer un parámetro de la
onda portadora cambie de valor de acuerdo con las variaciones de la
señal moduladora, que es la información que queremos transmitir.
Interface: Significa utilizar algún tipo de aislamiento (buffer) entre
un dispositiva de de baja potencia (CI digital) y una carga de alta
potencia (como un relé, un motor o una lámpara incandescente).
DTMF: Sistema multifrecuencial.
GMRS: Servicio General de Radio Móvil.
136
21. BIBLIOGRAFIA
21.1 RELACION BIBLIOGRAFICA:
1. www.dalsemi.com (Dallas Semiconductor).
2. www.microchip.com
3. www.ni.com (National Instruments).
4. WWW.Google.com / Radio Modem.
5. Webb, John W. and Reis, Ronald A. Programmable Logic
Controllers, Principles and Applications. Prentice Hall, 4th ed.
6. Malvino, A. P. Principios De Electrónica. Sexta edición.
Editorial McGRAW-HILL. Madrid. 1999.
7. Stanley Wolf. Guía para mediciones eléctricas y practicas de
laboratorio. Dpto. de ingeniería electrónica universidad of
California. 1980.
8. Humphries,
T.
James.
Industrial
electronics.
Santa
fe
community collage.1989.
9. Muhammad
h.
Rashid.
ELECTRONICA
DE
POTENCIA.
University at foro Wayne. 1993.
10.
Motorota. Optoelectronics device. 1993.
11.
Motorola. Thyristors. 1993.
12.
Robert F. Coughlem, Frederick F. Driscoll. Amplificadores
operacionales y circuitos integrados lineales. 1993.
13.
C.J. Savant Jr. Diseño electrónico circuitos y sistemas.
California state University, los Anglés. Microchip. Pic 16/17
Microcontroller data book.
14.
Angulo
Práctico
U.
De
José
M.
Aplicaciones.
Microcontroladores
Segunda
parte
PIC.
PIC
Diseño
16F87X.
Editorial McGRAW-HILL.2000.
137
15.
DE COS Castillo, Manuel” Teoría General Del Proyecto Vol.
2: Ingeniería De Proyectos”.
16.
ROLDÁN José “Instalaciones Eléctricas De Baja Tensión.”
21.2 ANALISIS BIBLIOGRAFICO
De la bibliografía utilizada en la parte del diseño del modulo
receptor y transmisor recomiendo los siguientes:
1. Angulo U. José M. Microcontroladores PIC. Diseño
Práctico De Aplicaciones. Segunda parte PIC 16F87X.
Editorial McGRAW-HILL.2000.
2. Malvino, A. P. Principios De Electrónica. Sexta edición.
Editorial McGRAW-HILL. Madrid. 1999.
De la bibliografía utilizada a nivel de todo el proyecto,
recomendamos los siguientes libros:
1. Stanley Wolf. Guía para mediciones eléctricas y practicas
de laboratorio. Dpto. de ingeniería electrónica universidad
of California. 1980.
2. ROLDÁN José Instalaciones Eléctricas De Baja Tensión.
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